預(yù)應(yīng)力鋼骨混凝土收縮徐變及預(yù)應(yīng)力損失研究

先后進(jìn)行了三批共44根試件的長期試驗(yàn)，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼骨混凝土構(gòu)件的收縮徐變規(guī)律及預(yù)應(yīng)力損失進(jìn)行了研究。試驗(yàn)參數(shù)有：鋼骨截面形式，含鋼率，預(yù)應(yīng)力筋材料，預(yù)應(yīng)力方式，預(yù)應(yīng)力筋線型，截面預(yù)應(yīng)力分布形式。試驗(yàn)在室內(nèi)自然環(huán)境下進(jìn)行。 第一批試件分為PSRC、PRC和PC組，每組3根軸心受力試件，配置H型鋼和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲。試驗(yàn)于2006年6月開始，并于2012年3月進(jìn)行了加載致裂驗(yàn)證試驗(yàn)。 第二批試件分為PSRC、PRC和PC組，每組5根軸心受力試件，其中2根不施加預(yù)應(yīng)力，為自由收縮對(duì)比試件。采用空腹型鋼和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋。試驗(yàn)于2008年7月開始，至今測試仍在繼續(xù)。 第三批試件分為PSRC高含鋼率組、PSRC低含鋼率組和PC組，每組各5根試件，內(nèi)設(shè)H型鋼和高強(qiáng)低松弛無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，分別采用軸心、偏心直線和曲線預(yù)應(yīng)力筋布置；另設(shè)一組不施加預(yù)應(yīng)力的收縮對(duì)比試件。試驗(yàn)于2010年9月開始，至今測試仍在繼續(xù)。 最短的試驗(yàn)時(shí)間已達(dá)二年多，故試驗(yàn)結(jié)果能說明試件的長期性能。第一批試件帶有探索性質(zhì)，存在壓力傳感器工作不甚理想、灌漿數(shù)據(jù)突變問題。第二、三批試件改進(jìn)后效果較好，大部分儀表工作正常。 項(xiàng)目完成了計(jì)劃書規(guī)定的研究內(nèi)容，達(dá)到了研究目標(biāo)要求，得到了以下主要結(jié)論： ①在長期預(yù)壓應(yīng)力作用下PSRC構(gòu)件的收縮和徐變及預(yù)應(yīng)力損失隨時(shí)間的增加而不斷增長，其速度是先快后慢，逐步趨于終止。 ②型鋼或鋼筋對(duì)混凝土的收縮和徐變有明顯的阻礙作用，含鋼率越大、收縮和徐變?cè)叫?，相?yīng)的預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力損失也越小。 ③配筋構(gòu)件呈現(xiàn)明顯的應(yīng)力重分布，導(dǎo)致混凝土預(yù)應(yīng)力隨收縮和徐變的發(fā)展而逐漸降低，縱筋和型鋼的預(yù)壓應(yīng)力逐漸增加，從而造成構(gòu)件的抗裂性能降低。配筋率越高，應(yīng)力重分布效應(yīng)越明顯。 ④提出了用于由收縮徐變和預(yù)應(yīng)力筋松弛引起的截面各部分內(nèi)力變化及預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算公式，計(jì)算公式具有一定的準(zhǔn)確度。 ⑤截面徐變應(yīng)力均勻分布時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力損失最小；非均勻分布時(shí)，偏心直線和曲線預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力損失較為接近，損失規(guī)律是一致的。而截面混凝土的預(yù)應(yīng)力損失對(duì)徐變應(yīng)力形式并不敏感?？傮w來看，型鋼對(duì)混凝土的約束作用與截面徐變應(yīng)力分布形式關(guān)系不大。 ⑥加載致裂試驗(yàn)驗(yàn)證了第一批試件測試數(shù)據(jù)的有效性，采用PRC構(gòu)件公式來計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋的長期預(yù)應(yīng)力損失是可行的。

預(yù)應(yīng)力鋼骨混凝土（PSRC）結(jié)構(gòu)是預(yù)應(yīng)力技術(shù)與鋼骨混凝土（SRC）結(jié)構(gòu)結(jié)合所形成的一種新型結(jié)構(gòu)。它能較好地控制裂縫、增強(qiáng)剛度、充分發(fā)揮鋼骨混凝土的優(yōu)點(diǎn),在大跨度、大空間結(jié)構(gòu)，高聳結(jié)構(gòu)，巨型結(jié)構(gòu)，重載結(jié)構(gòu)、防爆和防震結(jié)構(gòu)、石油平臺(tái)和碼頭、以及各種組合結(jié)構(gòu)方面有著良好的應(yīng)用前景。目前PSRC結(jié)構(gòu)的研發(fā)處于起步階段，相關(guān)基礎(chǔ)研究還是空白。本項(xiàng)目擬對(duì)PSRC結(jié)構(gòu)中混凝土收縮徐變以及所引起的預(yù)應(yīng)力損失進(jìn)行研究，采取在自然環(huán)境條件下直接在試件上張拉預(yù)應(yīng)力筋對(duì)試件施加長期徐變應(yīng)力的試驗(yàn)方法，對(duì)PSRC軸心受力和偏心受力試件以及對(duì)比試件進(jìn)行長期試驗(yàn)觀測，通過試驗(yàn)結(jié)果和理論分析，探明鋼骨對(duì)混凝土收縮徐變的約束機(jī)理，配鋼形式和含鋼量對(duì)收縮徐變規(guī)律的影響，徐變應(yīng)力非均勻分布時(shí)與均勻分布時(shí)徐變規(guī)律的差異，尋求考慮應(yīng)力重分布影響的預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算方法，建立適合PSRC構(gòu)件的理論分析模型。

主要有：

①錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 ；

②預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失；

③混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差引起的損失；

④鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失；

⑤混凝土的收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；

⑥用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的 環(huán)形構(gòu)件由于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失。2100433B

主要有下列幾種:

①張拉端錨具滑移或螺帽、墊板縫隙的壓實(shí)引起的預(yù)應(yīng)力損失;

②后張法預(yù)應(yīng)力混凝土的預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失，先張法預(yù)應(yīng)力混凝土中的折線預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)， 在折點(diǎn)處的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失;

③對(duì)先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)引起的預(yù)應(yīng)力損失;

④預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失;

⑤混凝土收縮、混凝土徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失;

⑥直徑不大于3 m的環(huán)形截面構(gòu)件，由于環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)混凝士構(gòu)件的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失;

⑦張拉或放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，由于構(gòu)件混凝土的彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失(這項(xiàng)損失，也可不另列出，而在確定有效預(yù)應(yīng)力時(shí)，予以計(jì)入) 。

混凝土收縮徐變除了導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失外,還影響梁部結(jié)構(gòu)和線形。采用掛籃懸澆施工的預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋和連續(xù)梁橋在結(jié)構(gòu)合龍、體系轉(zhuǎn)換時(shí),徐變是主要的考慮因素之一。

就橋梁工程而言,混凝土收縮徐變的影響主要有:

（1）由于梁部混凝土受壓區(qū)的混凝土收縮和徐變,引起梁體撓度增大;

（2）徐變會(huì)增大偏心受壓柱的彎曲,增大初偏心，從而降低承載能力;

（3）導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失;

（4）對(duì)組合截面的構(gòu)件(含不同材料組合截面,如鋼筋混凝土組合截面,或不同齡期混凝土組合截面等),徐變會(huì)使截面二的應(yīng)力重

（5）對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)，混凝土徐變會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布,即引起結(jié)構(gòu)的次內(nèi)力:

（6）在混凝土局部受力處,徐變可降低應(yīng)力峰值;

（7）由于收縮內(nèi)應(yīng)力,容易引起構(gòu)件外表面裂縫等。2100433B