体外预应力预制节段混凝土梁斜截面抗剪性能试验研究

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体外预应力预制节段混凝土梁桥是一种新型的桥梁结构,其施工方法与传统现浇的预应力混凝土结构有所不同,其具有施工速度快,施工及后期运营维护的总造价少,质量好和对原有交通干扰少等优点。随着我国劳动力成本上涨和工业化水平的提高,体外预应力预制节段混凝土梁桥在我国具有广阔的应用前景。体外预应力预制节段混凝土梁的剪切行为较弯曲行为复杂,同时剪切破坏属于脆性破坏,是桥梁设计中特别关注的方面之一。早期对体外预应力混凝土梁桥的研究主要集中在整体式混凝土梁和预制节段混凝土梁的抗弯性能方面,对体外预应力预制节段混凝土梁的抗剪性能试验研究较少,这成为体外预应力混凝土梁桥应用推广的阻碍。本项目依托广东省自然科学基金(2016 A030313699)“基于剪摩擦理论的预制节段混凝土梁干接缝直剪强度研究”,针对体外预应力预制节段混凝土梁桥的抗剪性能研究的不足,开展了系列模型试验研究。以“AASHT0-PCI-ASBI逐跨施工和平衡悬臂施工的节段箱梁标准”中推荐的箱型截面为原型,以剪跨比(1.6、2.2和2.7)、接缝类型(整体式、胶接缝和干接缝)、体内与体外配束比(0:4和1:2)、接缝数量(2和4)、接缝位置和腹板厚度(70 mm和110 mm)为试验参数,进行了24根模型梁的抗剪性能试验,其中15根为体外束预制节段梁和3根混合配束预制节段梁,作为对比,也对3根体外束整体式混凝土梁和3根混合配束整体式混凝土梁进行了试验研究。从模型梁的裂缝发展过程、破坏模式、箍筋应变、跨中顶部混凝土应变、接缝张开行为、挠度、预应力束的应力以及抗剪强度等方面对试验结果进行了详细的分析。总结归纳中国规范和AASHTO规范中关于混凝土梁抗剪承载力计算的相关条文,将试验测得的抗剪强度与中国规范和美国AASHTO规范的计算值进行对比分析,中国规范和美国AASHTO规范低估了体外预应力混凝土梁的抗剪承载力。基于拉压杆模型,提出利用体外预应力筋应力预测体外预应力混凝土梁抗剪承载力的计算公式,计算结果表明该公式可以较准确地预测体外预应力混凝土梁的抗剪强度。
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