預應力新技術在連續梁橋的應用研究
發布時間：2010-01-14 共2頁
摘要：作者依據預彎復合梁原理研制出一種新的預應力砼梁——預彎應務鋼筋砼梁（以下簡記為 PFRC梁，中國專利號Z942272220103），該橋基于普通鋼筋砼梁的施工方式，經過預加載條件下，二次優做受拉邊砼的技術處理來達到預應力效果。本文簡述了PFRC梁的制作工藝及原理，介紹了實驗研究結果及其在三跨連續橋（四川省各山縣民生橋）的應用情況及效益分析。
關鍵詞：預應力新技術 連續梁橋 試驗研究 應用 效益
1 引言
預應力砼結構較普通鋼筋筋結構不僅用料省，且使用性能好，但其施瓜工藝復雜，技術要求甚高，在一定程度上阻礙了預應力的進一步發展和推廣應用。為簡化預應力砼的施工工藝人們曾進行多方面的努力，預彎復合梁[1] 即是其中之一，該梁既具有預應力梁良好的使用性能，又省去了常規預應力所必須的留孔、穿索、張拉、錨固、壓漿、封錨等一整套工序，施工工充得到簡化，但其用鋼量卻急刪增加，以致在大多數國家和地區難以推廣應用。可見，現有的預應力砼結構左良好的使用性能、用料的經濟性及施工的簡易性三方面并未達到完美的統一，尚需我們做出不斷的努力，為此周志詳副教授提出預彎預應力鋼筋砼（以下簡記為PFRC）梁的設想，并在三跨連續梁橋上進行應用研究，以期求得一種更合理和經濟的結構及預應力施工工藝。
2 PFRC梁的工藝及原理
現以簡支梁為例，說明PFRC梁的施工工藝及預應力原理：
（1）按鋼筋砼梁方式制作，具有適當預拱度的梁體，與鋼筋砼梁所不同的是PFRC梁受拉主筋宜采用冷拉粗鋼筋，并需在梁的受拉邊可能出現裂縫兇區域設置預留槽口該區段內的主筋凈保護層厚度取為箍筋的直徑。
（2）對許梁施加預定的豎向荷載p，此時，在預留槽口的頂端會出現裂縫。
（3）綁扎受拉邊翼緣的構造鋼筋（注意插入式馬蹄箍筋應通過預留槽口插入先澆梁體內澆注該翼緣的砼）。
（4）待后澆受拉邊翼緣砼達到強度后，卸除預加荷載P.
現依據容許應力法理論對梁在上述預加載和卸載過程中跨中截面應力的變化分析如下。
對設有預留糟口的鋼筋砼梁作預加載時的計算截面及應力分布，此時梁的受拉力已開裂（預留槽口的存在即人為地規定了裂縫出現的位置及間距），受拉區僅計入主筋的作用。若換算截面對其重心軸的慣性距為I01，則在預加荷載彎矩MY的作用下上緣砼的壓應力σh1和受拉鋼筋的應力σg1分別為：
σh1=MYX1/I01 （壓）
σg1=nMY（h-X1）/I01 （拉）
式中n表示鋼筋彈性模量與砼彈性模量之比，X1為上緣至中性軸的距離。
在后澆下翼緣砼到強度后，卸除預加荷載p相當于梁施加了反向的預加載p，因此跨中截面受到了負彎矩MY的作用，此時梁的下半部分后澆下罷緣砼將參與受力，其計算載面及應力分布，設換算截面對其重心軸的性矩這I02，則梁緣上下邊緣砼的應力σh2、σh3和鋼筋的應力σg2分別為：
h2=MYX2/I02 （拉）
σh3=nMY（h-X2）/I02 （壓）
σg2=nMY（h0-X2）/I02 （壓）
式中X2為上緣到中性軸的距離。
梁截面的實際應力分布為單獨考慮預加載和卸除預加載兩種情況載面應力的迭加，幫梁的上、下邊緣砼應力σhs和σhx及主筋應力σg分別為：
σhs=σh1-σh2=MY（X1/I01-X2/I02） （壓） （1）
σhs=σh3=MY（h-X2）/I02 （壓） （2）
σg=σg1-σg2=nMY[（h0-X1）/I01-（h0-X2）/I02] （拉） （3）
若梁在使用荷載作用下所受到的彎矩為M，則梁上、下邊緣鹼的應力分別為：
σhs=MY（X1/I01-X2/I02） MX2/I02 （4）
σhs=（MY-M）（h-X2）/I02 （5）
由（5）式可見梁在不大于預0加荷載彎上MY，的作用下，其后澆下翼緣砼內不出現拉應，（暫不計砼收縮，徐變及鋼筋松馳的影響），即該梁的下翼緣右以具有足夠大的抗裂度，故梁，主筋得到可靠的保護，在使用荷載作用下梁截面的抗彎剛度因下翼緣砼參與工作而得到顯著提高，其計算剛度與同截面的常規預應力砼梁相差元幾，該梁的梁腹雖然尚存裂縫，但這些，縫并不穿過梁內受力鋼筋（受拉主筋和箍筋）且不影響結構的受力狀況，從鋼筋砼的觀點看，念些裂縫是允許存在的。
由此可見PFRC 梁是通過在鋼筋砼梁受載條件下二次澆注受拉邊翼緣砼來代替常規預應力砼中的張拉鋼盤，使后澆翼緣砼借助卸載時梁內主筋的彈性恢復獲得所需要的預應力。為此，在先澆梁體的受拉邊設看預留槽口是十分必要的，它具有如下凡個作用：①充當新、舊砼結合界面的剪力槽；②人為地控制荷載下裂縫出現的位置及間距，③便于后澆翼緣的插入式馬蹄箍伸人先澆梁體內，進一步保證新、舊砼結合的整體性；④確保受控邊翼緣范圍內封無原發裂紋存在，使整個翼緣都受到應力的作用。
