折線先張法混凝土預應力梁受力裂縫分析

吳丙權 王惠珠

摘 要：折線先張法混凝土預應力梁避免了后張法及普通先張法梁體在耐久性和施工工藝等方面的缺點，較為有效地控制了梁體裂縫出現和延伸。本文通過對后張法及折線先張法預應力梁體進行受力后裂縫分析，驗證了理論計算與室內試驗的正確性，表明折線先張預應力梁體良好的受力性能。

關鍵詞：折線;先張法;裂縫;試驗

中圖分類號：U441 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）11-0112-03

Abstract： The pretensioned concrete prestressed beam which has broken lines avoids the defects of the post-tensioned and ordinary pretensioned beam in durability and construction technology， it can effectively controls the appearance and extension of beam cracks. This paper proved to be correct of the theoretical calculation and laboratory test by analysing post-tensioning method and broken line pretensioning method， the results showed that the pretensioned concrete prestressed beam which had broken lines had good mechanical properties.

Keywords： broken line; pretensioning method; crack; test

目前，普通先張法在施工過程中對施工地勢環境要求高，且在張拉過程中波紋管容易產生變形，變形量可能會超出定位筋的控制范圍。后張法在實際工程中應用較多，但在耐久性方面存在不少問題。注漿液凝固后在波紋管中易出現蜂窩形狀，使后期預應力鋼筋銹蝕嚴重，降低了混凝土梁體的耐久性。采用折線先張法混凝土預應力梁體，能夠有效提高混凝土耐久性，控制梁體裂縫出現和延伸，提高整個梁體的受力性能。本文通過對后張法SY-1、SY-2、SY-3試驗梁及折線先張法混凝土梁SYZ-1、SYZ-2、SYZ-3、SYZ-4進行受力試驗，分析裂縫發展及裂縫寬度與荷載之間的關系[1]。

1 裂縫寬度計算

2 試驗加載裝置及量測方法

為便于觀測及計算裂縫，試驗采用三分點分級加荷載，在梁體中部形成純彎段，長度為2.4m。在此段內不受剪力影響且彎矩不變。由千斤頂同步加載，利用應變儀配合壓力傳感器測定荷載值。在支座處設置墊板，以免混凝土受壓局部破壞。試驗過程中用刻度放大鏡測量裂縫寬度，并記錄裂縫開裂情況，圖1為試驗加載設備圖。

3 后張預應力試驗梁破壞裂縫及特征

試驗梁裂縫分布如圖2所示。在試驗過程中，當荷載達到開裂荷載時，梁的下邊緣出現了幾條裂縫。隨著荷載增加，裂縫數量逐漸增加，但此時裂縫的寬度和長度發展不太快，裂縫發展處于穩定期。當載荷接近正常工作狀態時，裂紋數量趨于平穩發展，裂紋間距趨于穩定。此時，試驗梁的最大裂縫寬度達到或接近0.2mm。進一步加載后，現有裂縫寬度迅速擴大，裂縫開始向上擴展。一個或多個主裂縫的寬度和高度迅速發展，并受到梁頂混凝土破碎的破壞。各試驗梁的裂紋分布基本均勻對稱。

4 折線先張法預應力梁破壞裂縫及特征

試驗梁在加載后期，裂縫寬度增長幅度很小，臨近破壞時（90%破壞荷載）最大裂縫寬度僅為0.2mm。由于折線形預應力筋的作用，在試驗梁的彎剪段未出現斜裂縫，僅出現一些垂直裂縫，裂縫寬度一直很小。繼續加載后，裂縫和撓度進一步增長，表現出明顯延性破壞特征[2-4]。各試驗梁破壞裂縫分布如圖3所示。

根據試驗結果，在撓度和裂縫寬度均很大的情況下，受壓區混凝土被壓碎而破壞。但卸荷后，試驗梁變形均有一定恢復。試驗結果表明，折線先張法預應力梁在加載后期從破壞標志直至喪失最后承載力的過程均表現出良好的受力性能。

圖4分別表示各試驗梁實測荷載—平均裂縫寬度與最大裂縫寬度關系圖，表1、表2分別列出試驗梁在開裂后一級荷載下和破壞前一級荷載下最大裂縫寬度的規范計算值和實測值對比。從表中可以看出，實測試驗梁的最大裂縫寬度和按規范公式計算的最大裂縫寬度與按規范公式計算的最大裂縫寬度符合較好，且實測最大裂縫寬度大多小于計算的最大裂縫寬，說明折線先張法預應力梁的裂縫寬度可以按照規范公式進行計算。

5 結論

②由于折線形預應力筋的作用，臨近破壞時在試驗梁的彎剪段未出現斜裂縫，僅出現一些垂直裂縫，且裂縫寬度一直很小。

②在加載后期，試驗梁的裂縫寬度略有增加，最大裂縫寬度在破壞附近僅為0.2mm（90%的破壞荷載）;由于多邊形預應力筋的作用，試驗梁的彎曲和剪切截面上沒有傾斜裂縫，只出現一些垂直裂縫，且CRACK寬度非常小。進一步加載后，裂紋和偏斜進一步增大，表現出明顯的延性破壞特征[5]。

③在撓度和裂縫寬度均很大的情況下，受壓區混凝土被壓碎而破壞。但卸荷后，試驗梁變形均有一定恢復。試驗結果表明，折線先張法預應力梁在加載后期從達到破壞標志直至喪失最后承載力的過程中均表現出良好的受力性能。

參考文獻：

[1]劉立新，安鴻飛，于秋波，等.淮河大橋35m先張折線形箱梁預應力損失的研究[J].鄭州大學學報（工學版），2007（4）：12-15.

[2]胡丹丹.配500MPa鋼筋折線先張法預應力混凝土梁受力性能的研究[D].鄭州：鄭州大學，2007.

[3]徐新瑞.折線形先張法預應力混凝土箱梁受力性能的分析[D].鄭州：鄭州大學，2010.

[4]鄭顯銳.30m折線配筋預應力混凝土先張T梁施工技術及承載能力研究[D].成都：西南交通大學，2017.

[5]王俊，劉立新，趙靜超.折線先張預應力混凝土梁施工階段性能試驗研究[J].中外公路，2009（6）：116-120.