预应力混凝土连续梁抗剪强度研究_袁国干
同济大学桥梁工程专业考研
同济大学桥梁工程专业考研桥梁系在李国豪教授最初建立的传统研究方向：桥梁空间分析和桥梁稳左与振动的基础上，经过长期的发展和向新兴边缘学科转移，目前已形成了覆盖而较大的研究领域，主要研究方向有：桥梁抗震、桥梁抗风、桥梁汁算机辅助设计及专家系统、桥梁健康监测及状态评估、桥梁空间分析及大跨度桥梁、预应力混凝土桥梁、钢与组合结构桥梁、桥梁施工技术与工程控制。
桥梁抗震研究抗役规程（主要包括现有规范的修改，超大跨桥梁结构抗震指南以及重大工程安全性、耐久性设置标准等）：结构或构件的破坏模式、延性性能：桥梁减丧、隔箴及结构控制研究：考虑各种复杂因素的大跨桥梁空间非线性地震反应分析，桥梁抗震CAD系统，大跨桥梁结构的动力特性及振型耦合：现有桥梁的抗震评估与加固技术。
七十年代末开始结合1976年厲山大地箴进行桥梁抗震研究，先后承担和完成了20多项重要科研项目。
主要有：“斜张桥抗风和抗震研究”（城乡部重点科研项目）子项目、“大跨度桥梁非线性稳立分析及抗震抗风设计方法研究”（交通部“七五”重点项目）子项目、“公路工程抗丧设计规范专题研究”（交通部项目，编写组副组长）、“城市高架桥装配新结构的研究及模型试验”（国家“七五”科技攻关项目）子项目一“橡胶支座连续梁桥非线性地箴反应分析”、博士点基金项目等及上海测港大桥、天津永和斜张桥、九江长江大桥、广东九江大桥、上海南浦大桥、杨浦大桥、徐浦大桥、内环髙架桥、杭州钱江三桥、广东汕头海湾大桥、江阴长江公路大桥、广东虎门大桥等我国绝大部分大跨度桥梁的抗鳶研究项目。
近年来，年均承担科研与咨询项目经费100多万元。
该方向先后获国家“七五”攻关项目集体荣誉奖、建设部科技二等奖、交通部科技二等奖等。
该方向目前已成为国内桥梁抗爲的研究中心。
现学术带头人为范立础教授（博士导师）。
桥梁抗风颤振分析方法研究（包括状态空间法、有限元分析法等）；顾振理论研究（主要为颤振的概率分析理论）；抖振理论研究（包括素流风场中气动导数的识別、气动导纳的识别方法、抖振选型方法、抖振响应谱方法、非线性抖振的时域分析方法、抖振分析的实用工程方法）: 风洞试验技术研究（包括大气边界层风场模拟、髙频测力天平技术的应用）：风振控制理论的研究（主要研究被动TMD对桥梁抖振、颤振、涡振及驰振的控制、半主动控制理论）：大跨桥梁抗风设计方法研究（主要是直接为工程实际服务）：高层建筑、髙耸结构、大跨屋盖结构的风致振动研究及抗风设计方法研究。
GFRP筋增强混凝土梁受力性能分析_袁国青
收稿日期 :2000-07-28
FRP/ CM 2001.No .1
2 GFRP 筋增强混凝土梁的受荷 —变
形非线性全过程分析
2.1 分析方法 基于平截面假定和材料的本构关系可求得构件
正截面弯矩 —曲率(M -φ)关系曲线[ 1] 。 有了 M -φ关 系后 , 在进行梁受力变形全过程分析时 , 将梁视为包 含着若干微段(如将杆件分成 m 小段 , 一般 m 取 16 以上 , 见图 1(a)的变刚度杆单元 , 并假定在结点之间 的每一小段内各截面处曲率是线性变化的图 1(b)。
荷载 P/ N
17253
5900
受压区
σ/MPa fy 或 σf σ/ fy 或 σ/σt σ/MPa
128
7 .67
210
412
0.61
0 .019
165
50 .32
受拉区
fy 或 σf σ/ fy 或 σ/σf
210 0.786
690 0 .073
3 预应力 GFRP 筋增强混凝土梁的受 NhomakorabeaGFRP 筋
(a)梁杆分段 (b)沿杆段曲率分布 图 1 对 GERP 混凝土梁的分析假定示意图
家开始采用 GFRP 筋增强 , 我国也很有必要开展这方
面的系统研究 。
为了解 GFRP 筋增强混凝土的受荷 —变形性能 ,
在实验研究中引入适宜的非线性分析方法 , 直接采
用混凝土的非线性本构关系分析 GFRP 筋增强混凝
定的值 。
2.2 序框图
程序框图见图 3 。
2.3 实 例
跨中受集中荷载 P 作用的简支梁如图 2(a), 截
面尺寸及其配筋如图 4 所示 , 梁长 2.4m 。
预应力混凝土连续梁整体提升的研究与探索的开题报告
预应力混凝土连续梁整体提升的研究与探索的开题报告一、选题背景和意义预应力混凝土连续梁是大跨度桥梁中常用的一种结构形式，其优点是强度高、刚度大、寿命长等。
在建造过程中，由于梁体长度长、横向刚度小、自重大等特点，传统的滑移施工方式存在一定的难度和危险性。
而采用整体提升方式施工，则能减少工期、提高施工效率，同时保证施工安全性，因此在工程中得到广泛应用。
但目前整体提升技术在实际施工过程中还存在一些不足之处，例如提升过程中可能会出现偏斜、变形等问题，影响结构的使用寿命和安全性。
因此，本研究旨在探索预应力混凝土连续梁整体提升的施工工艺和关键技术，为实际工程提供可靠的技术支持。
二、研究内容1.整体提升施工工艺研究研究整体提升的基本原理，探究现有的整体提升技术及其适用范围，并结合实际工程，提出整体提升施工的可行性方案。
2.梁体受力分析对预应力混凝土连续梁进行受力分析，分析整体提升过程中可能出现的变形、偏斜等问题及其原因，提出相应的解决方案。
3.整体提升加固方案研究针对可能出现的问题，研究相应的加固方案，例如采用预应力钢束、加固支撑等方式，提高整体提升的安全性和可靠性。
4.整体提升工艺的优化研究在实际工程中，结合提升过程中出现的问题、加固方案等因素，对整体提升工艺进行优化研究，提升施工的效率和质量。
三、研究方法本研究采用理论分析与实验研究相结合的方法，通过对预应力混凝土连续梁整体提升工程中的实际问题进行理论分析和模拟实验，总结经验并提出优化建议。
四、预期成果1.探究预应力混凝土连续梁整体提升的施工工艺和关键技术。
2.分析整体提升过程中可能出现的问题及其原因，并提出相应的解决方案。
3.探索整体提升施工的加固方案，提高施工过程的安全性和可靠性。
4.优化整体提升工艺，提高施工效率和质量。
五、研究进度安排1.项目启动及文献综述：第1-2周。
2.研究整体提升施工工艺：第3-10周。
3.梁体受力分析：第11-14周。
4.整体提升加固方案研究：第15-18周。
预应力混凝土梁的抗剪强度试验研究
预应力混凝土梁的抗剪强度试验研究一、研究背景预应力混凝土（prestressed concrete）是将钢筋或钢束通过预先施加的拉力使混凝土在使用时产生的张应力和钢筋（或钢束）的抗拉强度协同工作，从而提高混凝土结构的承载能力和耐久性。
预应力混凝土梁是预应力混凝土结构的典型应用形式，其主要承载形式为弯曲和剪切。
本研究主要聚焦于预应力混凝土梁的抗剪强度试验研究。
二、研究目的本研究旨在通过试验研究，探究预应力混凝土梁在不同预应力水平、不同纵筋配筋率以及不同剪跨比下的抗剪强度特性，进而为预应力混凝土梁的设计提供科学依据和理论支持。
三、研究内容1.实验材料本研究选取标准试件规格的预应力混凝土梁，混凝土配合比为：水泥42.5R：砂：石子=1：2.4：3.7，预应力钢筋直径为12mm，纵筋配筋率为0.74%。
试验采用50kN的万能试验机进行拉力和剪力的加载。
2.试验方案本研究采用单点剪试验方法，按照不同预应力水平、不同纵筋配筋率以及不同剪跨比分组，每组进行5个试件的试验。
具体试验参数如下：预应力水平：60%、70%、80%、90%、100%极限预应力；纵筋配筋率：0.74%、1.0%、1.5%；剪跨比：2.5、3.0、3.5、4.0。
3.试验结果分析根据试验结果，分析预应力混凝土梁在不同预应力水平、不同纵筋配筋率以及不同剪跨比下的抗剪强度特性，包括极限预应力下的剪力-剪跨比、剪力-预应力水平和剪力-纵筋配筋率关系曲线等。
四、研究意义1.为预应力混凝土梁的设计提供科学依据和理论支持；2.为预应力混凝土结构的优化设计提供参考；3.为预应力混凝土结构的施工和维护提供指导。
五、研究总结通过本次试验研究，得出了预应力混凝土梁在不同预应力水平、不同纵筋配筋率以及不同剪跨比下的抗剪强度特性，并为预应力混凝土梁的设计和施工提供了科学依据和理论支持。
未来的研究可以深入探究预应力混凝土梁在复杂工况下的力学性能，为预应力混凝土结构的应用和发展提供更为丰富的理论基础。
预应力混凝土连续钢构桥梁施工质量控制
255中国航班建设与发展Construction and Development CHINA FLIGHTS预应力混凝土连续钢构桥梁施工质量控制邵长华|山东省枣庄市公路管理局摘要：近年来随着我国政府治理模式的转变，逐渐提高了对桥梁工程的重视程度与建设力度，并推动桥梁工程领域的进一步发展。
而随着施工技术总体理论体系的优化完善，预应力混凝土连续钢构桥梁自问世起便得到广泛应用，充分将T 形钢构桥与连续桥梁的主要优点相结合，进一步提高了桥梁主梁受力与内力的分布合理性。
但这一桥梁模式问世时间尚早，施工质量控制力度与经验都有所不足。
因此，本文对预应力混凝土连续钢构桥梁的施工质量控制策略开展深入研究。
关键词：预应力混凝土；连续钢构桥梁；施工质量；控制策略1 预应力混凝土连续钢构桥梁主要特点研究（1）主梁连续、墩梁固结特点。
连续钢构桥梁充分将T 形钢构桥、连续桥梁的不设支座、行车平顺等应用优点加以充分结合，具有主梁连续、墩梁固结的特点，较好地满足大跨径桥梁的受力施工要求。
（2）纵向位移适应特点。
由于采用柔性桥墩，因此在受到混凝土收缩、气候温度变化等因素影响时，桥墩可对所出现的纵向位移问题快速适应，以此减小所产生弯矩。
而在桥梁跨越河谷等大跨径地形时，结合实际情况采取适当的单壁桥墩。
（3）内力分布均匀特点。
相较于其他桥梁结构而言，预应力混凝土连续钢构桥梁具有内力分布均匀合理的特点，不但有效减小了主梁内弯矩，还大幅提高了桥梁跨径。
2 预应力混凝土连续钢构桥的施工质量控制有效策略2.1 施工材料有效控制策略在施工阶段中，钢筋、钢结构等主要施工材料的质量情况，直接影响到整体工程施工质量。
如若出现使用劣质施工材料的问题，则会使得桥梁工程实际施工质量低于预期质量，并在大跨径桥梁建设过程中出现顺桥向、横桥向抗弯刚度降低等问题。
因此，需要注重对所配置施工材料开展全面、深入的质量检测作业，并要求材料符合以下进场质量标准；所配置钢材施工材料的抗拉强度、屈服点需要符合施工相关要求；钢材施工材料的韧性、可塑性等性能的检测指标需要符合施工要求，以实现对桥梁荷载上限数值的适当提高、必要保障；钢材施工材料具有较为优越的工艺性，可根据实际施工情况，将钢材加工为不同规格形状的钢结构；对不同批次施工材料的出厂证明与国家质检报告进行核查。
预应力混凝土连续梁预应力质量控制的几个关键因素
Ａｂ ｔ ｃ Ｔ ｅ ｍａｎ ｂ ｄ ｅ ｏ ｉｎｈ ａ ｇａ ｉｏ ｅ Ｈｉｈ ｙ Ｂｒ ｇ ｅ ｌ ｕｈ ｏ ｔ ｎ ｌＲ ａ ３ ５ ａ ｓｒ ｔ ｈ ｉ ｒ ｇ ｆＴ ａ ｚ ｕ ｎ ｔｉＬａ ｈ ｇ ｗａ ｉ ｅ ｎ ｗ ｙ ｂ ｉ ｎ Ｎａｉ ａ ｏ ｄ Ｇ ０ — ａ ｉ ｄ ｏ
・
４ ２・
北 方 交 通
２ １ 张拉基 本操 作 ．
位网下部支撑在底板垫块上 ， 上部焊接在钢筋上 ， 要 求焊 接牢 固。
（） ３ 安装 波 纹 管 。定 位 网 安 装 好 后 ， 波 纹 管 将
张拉 前 必 须进 行 各 孔 阻测 定 ， 由设 计 院 确定 张
穿人定位网方格内， 波纹管采用套接的方式， 接好后
预应 力 安装 张拉
关 键词
’
预应 力混 凝土 连 续梁 的施 工 方 法 多种 多样 ， 一
预应 力钢 束制 孔采 用波 纹 管制 孔 ， 置在 梁 内 ， 设 沿 钢束走 向 ， 钢 筋定位 网支 撑 控制 波纹 管 ， 具体 用 其
步骤 如下 ：
般有 满布 支架 现浇施 工 、 臂浇 注 、 臂拼 装 等施 工 悬 悬 方法 。但 就 目前 来看 ， 除跨 越大 江大 河 、 谷等 桥梁 深 外 ， 架法 现浇 施 工 还是 比较 常 见 的 。笔 者 就 近 几 支 年施 工 的几座 预应力 混凝 土连续 梁桥 浅谈 一下 长束 预应 力质 量控制 的几个 关键 因素 。
展， 大跨 径桥 梁将 越来 越 多 ， 时对 田庄 台大 桥 的设 及
计进行总结 ， 对今后我省大跨 径桥梁 的建设具有借
鉴意义 。 参考 文献
１ 王文涛． 刚构一 连续组合 梁桥． 民交通 出版社 人
预应力混凝土连续梁抗弯极限承载力研究
手 段 不 ＃ － 两 种 ：模 型 试 验 和 基 于 计 算 ＦＹ － 机 的 非线性 有 限元 分析 。 构模 型试 验 结
与 计 算 机 非 线 性 分 析 结 果 进 行 比较 ， 取 得 了令 人满 意 的效 果 ． 算 结果 与试 验 计
随 着非线性 分析 的弹性增 量型和弹 塑 性 增 量 理 论 的 发 展 ．非 线 性 有 限 元 分 析 有 了 更 完 善 的理 论 依 据 。 同 时 ，计 算 机 技 术 突 飞 猛 进 的 发 展 ，无 疑 对 非 线 性 有 限 元 的 应 用 起 了决 定 性 的 推 动 作 用 如 今 ．即使 在 一 台 个 人 电脑 上 ，也 可 以 作 复 杂 的 非 线 性 全 过 程 分 析 ，这 预 示 着 连 续 梁 极 限 承 载 力分 析 不 再 是 一 个 难 题 ． 其 前 景 将 会 十 分 广 阔 ，本 文 即 对 其 研 究
和改 进 上 。
计 算 力 学 中 的 算 法 有 自适 应 有 限 元 法 、解 析 法 与 数 值 法 的 结 合 、结 构 优 化
论 说 ． 假 定 第 一 个 和 第 二 个 塑 性 铰 应 法 和 并 行 计 算 法 等 。 在
维普资讯
各 种 数 学 模 型 主 要 包 括 材 料 本 构 关 ＡＳ ６ ０— ８ ３０ ８规 范 则 规 定 ， 当 其 他 荷 载 弯 矩 发 生 重 分 布 时 ， 由 系 模 型 、混 凝 土 裂 缝 模 型 、钢 筋 模 型 以 预 应 力 引 起 的 次 弯 矩 也 完 成 相 应 的 弯 矩 重 分 布 ，即 对 叠 加 之 后 及 钢 筋 与 混 凝 土 之 间 的 粘 结 滑 移 有 限元 模 型 。在 混 凝 土 材 料 本 构 关 系 模 型 中 有
连续梁冬季施工预应力混凝土强度控制
甘肃金 昌地处 西北 ， 冬季 气 温变化 较大 ， 混凝 土
的人模温 度难 以控制 ， 昼夜 温差 以及 季节 温 差 也 会
混凝 土是 由胶 凝材 料 、 骨料 、 拌和用 水及外 加 剂 等组 成 的混 合 物 。混合 物在 拌制过 程 中水泥 和水 发 生水 化反应 ， 水 泥 的水 化 速度 与 水 泥 细度 和 水 的 温 度有关 ， 当细度 一 定 时 ， 水 的 温度 （ 不超过 ６ ５ ｏ ｃ） 越 高水 泥 的水 化 速度 越 快 ， 水 泥 的水化 速 度 越 快 混凝
第２ ９卷
第 ５期
甘肃科 技
Ｇａ ｎ ｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ｌ ｆ ＿ ２ ９ Ｎｏ ． ５
Ｍ ａｒ ． ２ ０ｌ ３
２ ０ １ ３年 ３月 来自连 续 梁 冬 季 施 工预 应 力混 凝 土 强度 控 制
土强 度 的增 长 越 快 。 当温 度 低 于 ０ ｏ ｃ时 ， 水 泥 的 水
影响梁体抛高设置的偏差 ， 一旦忽略温度 的影响很 可 能导致合 拢后 梁体 开 裂 等 质 量 问题 ； 有 风 日期 较
多， 且风速 较强 ， 混凝 土表 面 水 分 流失 较 快 ， 影 响 混 凝 土的强 度 。
化是 影 响其 强度 的关键 。
２ ． ３ 地 区特殊环 境对 施工产 生 的影响
以使其影响程度降到最低。根据混凝土自身的材料 特点 可知 温度 对其 质 量 有 很 大 的影 响 ， 冬 季 连续 梁
预应 力混凝 土 施工 主要 存在 以下 三个 问题 。
２ ． １ 冬季低 温 对 混凝 土强 度增 长的影 响
他结构的约束时又会在 内部 出现拉应力 ， 当这些拉 应 力超 出混 凝 土 的抗 裂 能力 时 ， 即 会 出现 裂缝 。 由
预应力混凝土技术在连续梁桥中的应用分析
２ ． 板 厚 度 。以往 通 常 采 用 ２ ｃ 近年 来 已趋 向 于减 小 为 ３顶 ８ ｍ，
度 ２ ３ｍ， － ｃ 试验表 明，Ｆ梁下翼缘第一条裂缝出现 的位置与先浇 ２ ｃ 这显然与箱宽和施工技术有关。 Ｐ ５ ｍ， ２ ， ４底板厚度。以往 通常采用 ３ ｃ ２ｍ 夸中） ， 逐渐 向根部变厚 ， （ ） 少数桥梁 已开始采用 ２ ～５ ｍ者 ，其厚跨 比通 常为 （／ ０ １ １ ８２ｃ １１ ～ ／ ４
二次浇注受校边翼缘砼的处理 ，是 否能够达到推迟开裂和提高 通常为 （／４ １６ ）２ 在箱梁根部 的高跨 比 ｈ （／５ １ ０６ １ ～ ／０ Ｌ ， ５ １ １１～ ／ ．） ２ 粱的抗弯剐度效果 ，为此 开裂荷载和梁 的变形成为试验观测的 Ｌ ， ２大部分为（／８ Ｌ １１ ）２左右。 重点。 考虑到工程实践 中多数结构都承受循环荷载的作用 ， 故首 次重复荷载下的试验数据 ， 之后 即对梁继续加载至破坏。 目前在 国际 上有 减少 主梁 高跨 比的趋势 ，已建成 的挪 威 重 ， 小 了主梁 高跨 比， 减 其跨 中 ｈ １ ６ Ｌ ０ ／ －２和 １ ５１ Ｌ ， ８ ／ ．－２ 根部 ８ 先 对每梧梁进行三次静力循环加载试验 ，借以获取一些梁 在多 ｓ ｌ ａ桥和 Ｒ ｆｕ ｄ ｔ ， ｔｍ ｏ ａ ｓｎｅ 桥 在跨 中区段采用 了轻质砼 ， ｔ 减轻 了 自 １ ． ３梁的开 裂 。５片试验 梁 的第一条 裂缝 均为 弯 曲裂缝 。 高度分别为 ｈ ＝ ／０１ Ｌ １ １ ．・２和 １ ０６ Ｌ 。一般情况下 ，可采用 ２ ２ ／ ．・２ ２
梁） 的下翼缘在前二 次静力 加载 、 卸载 的过程 中均未发现裂缝 ， 将 ２次抛物线变更为 １ － ．次方 的抛物线更 合理。 ． １ ５ ８
预应力混凝土连续箱梁桥混凝土疲劳应力限值研究_袁明
（ ， Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｈ ａ ｎ ｓ ｈ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ ｆ ｇ ｙ ， ） Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｃ ｈ ａ ｎ ｓ ｈ ａ ４ １ ０ ０ ０ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｇ ｙ ｇ
第２ ７卷 第２期 ０ １ １年 ６月 ２
交 通 科 学 与 工 程
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｔ Ｒ Ａ Ｎ Ｓ Ｐ Ｏ Ｒ Ｔ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ａ Ｎ Ｄ Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ Ｎ Ｇ
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ７ Ｎ ｏ ． ２ Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ １
） １ ６ ７ ４－５ ９ ９ Ｘ（ ２ ０ １ １ ０ ２－０ ０ ３ ４－０ ５ 文章编号 ：
预应力混凝土连续箱梁桥混凝土疲劳应力限值研究
袁 明， 刘亚君 ， 颜东煌
（ ） 长沙理工大学 土木与建筑学院 ，湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ０ ４ 摘 要 ：大量预应力混凝土连续箱梁桥在 服 役 期 内 发 生 腹 板 斜 裂 缝 病 害 ， 引发了研究人员对于混凝土 疲劳应力问题的探 讨 ． 结合中国的预应力混凝土桥涵设计规范与混凝土结构设计规范（ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ ０－ ） 、 英国 Ｂ 欧洲 Ｃ Ｓ Ｅ Ｎ １ ９ ９ ２－１－１ 混 凝 土 设 计 细 则 、 Ｅ Ｂ－Ｆ Ｉ Ｐ ＭＣ １ ９ ９ ０ 规 范 和 美 国 ＡＡ Ｓ ＨＴ Ｏ ２ ０ ０ ４ ２ ０ ０ ２ 规范关于混凝土疲劳应力验算的规定 ， 对混凝土疲劳应力验算方法进行了比较 ． 并以某 预 应 力 混 凝 土 连 续箱梁桥为例 ， 对各规范中混凝土疲劳验算的具体过程进行了计算与分析 ， 验证了规范 的 合 理 性 以 及 适 用性 ． 分析结果表明 ， 中国规范的疲 劳 应 力 限 值 较 国 外 规 范 偏 高 ． 在 对 构 件 进 行 疲 劳 设 计 时， 推荐采用 Ｃ Ｅ Ｂ－Ｆ Ｉ Ｐ 规范提供的验算方法 ． 关键词 ：预应力混凝土连续箱梁桥 ； 疲劳 ； 应力限值 ； 斜截面 ； 主拉应力 中图分类号 ： Ｕ ４ ４ ８． ３ ４ 文献标识码 ：Ａ
《混凝土结构设计原理》
《混凝土结构设计原理》课程教学大纲课程编号：030264 学分： 3 总学时：51大纲执笔人：薛二乐大纲审核人：石雪飞一、课程性质与目的《混凝土结构设计原理》是交通工程的一门专业技术基础课。
通过教学，学生能具备工程结构构件的基本知识，掌握结构构件设计的基本原理及各种基本构件的受力性能，能根据有关设计规范进行构件设计，并为进一步学习《桥梁工程》课程以及今后从事桥梁设计施工奠定基础。
二、课程基本要求1、掌握结构构件设计的基本原理与设计计算理论；2、重点掌握各种受力条件下钢筋混凝土基本构件设计计算方法与构造要点；3、通过作业练习，具备各类构件的设计能力。
三、课程基本内容（一）总论1、课程内容性质特点介绍2、配筋混凝土结构的概念及其应用范围（二）钢筋混凝土结构材料的物理力学性能1、混凝土的物理力学性能2、钢筋的物理力学性能3、钢筋与混凝土之间的粘结（三）钢筋混凝土结构设计基本原理1、结构设计理论与可靠性概念（l）结均可靠性概念（2）结构设计理论的发展2、概率极限状态设计原理（l）极限状态基本概念（2）极限状态方程（3）结构可靠度计算（4）概率极限状态设计理论方法3、概率极限状态设计实用方法（四）钢筋混凝土受弯构件正截面承载能力极限状态计算1、试验研究分析（l）适筋梁的三个工作阶段（2）梁的正截面三种破坏形态2、计算理论（l）基本假定（2）计算图式(3) 基本方程(4) 适用条件:最小配筋率,最大配筋率,受压钢筋屈服条件3、公式应用:正截面承载力设计与复核(1 )内容 (2) 特点 (3) 步骤4、受弯构件构造要点(五) 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载能力极限状态计算1、试验研究分析（l）梁斜截面抗剪的工作阶段（2）梁的斜截面三种破坏形态2、计算理论（l）基本假定（2）计算图式（3）基本方程（4）适用条件:抗剪强度的上、下限值3、公式应用:斜截面抗剪承载力设计与复核(1)抗剪钢筋设计(2)抗剪承载力复核4、斜截面抗弯承载力计算5、全梁承载力设计与校核(1)目的 (2) 要求 (3)方法(六) 钢筋混凝土轴心受压构件承载能力极限状态计算1、受压构件构造要点（l）普通箍筋柱 (2)螺旋箍筋柱2、破坏状态分析3、承载力设计与复核(七) 钢筋混凝土偏心受压构件承载能力极限状态计算1、试验研究分析（l）破坏状态分析 (2) 纵向弯曲影响2、计算理论（l）基本假定（2）计算图式(3) 基本方程(4) 大小偏心与钢筋应力计算3、公式应用:截面承载力设计与复核(八) 钢筋混凝土构件持久状况正常使用极限状态计算1、钢筋混凝土构件裂缝宽度计算（l）概念 (2) 计算理论 (3)实用方法2、钢筋混凝土构件变形计算（l）概念 (2) 计算理论 (3)实用方法 (4)预拱度(九) 钢筋混凝土构件短暂状况应力计算1、钢筋混凝土受弯构件正截面应力计算2、钢筋混凝土受弯构件斜截面应力计算四、实验或上机内容无五、前修课程要求先修课程：理论力学，材料力学，结构力学，建筑材料，概率学。
预应力混凝土连续桥梁加固设计及效果分析
预应力混凝土连续桥梁加固设计及效果分析作者：***来源：《西部交通科技》2023年第09期作者简介：庞毅（1984—），工程师，研究方向：土木工程。
摘要：文章以某连续梁桥加固工程为研究实例，通过对桥梁病害进行详细分析，提出了一种可行的桥梁加固方案，利用有限元软件对桥梁加固施工关键步骤进行数值模拟，并针对加固前后的桥梁主梁各截面应力、挠度变化规律进行对比分析。
结果表明：对桥梁进行加固维修后，靠近1#、2#墩根部的主梁上缘截面压应力增长幅度比较显著，主梁边跨、次边跨及跨中的挠度显著减小，说明该方案可以有效改善主梁上、下缘的受力情况，有助于提升主梁的压应力储备，同时还可显著改善主梁各跨跨中下挠情况，提升主梁的整体刚度。
关键词：连续梁桥；加固设计；应力；挠度中图分类号：U448.21+50 引言近年来，随着我国桥梁建设事业的不断进步，无论在数量、跨径及造型设计等方面均取得了显著提升，大幅推动了我国桥梁事业的发展［1-2］。
然而，部分桥梁由于施工阶段对质量控制不足以及后期构件老化、荷载加重等问题的存在，导致桥梁运营阶段出现许多质量问题。
若不能及时检测并采取加固修复措施，极易造成桥梁安全事故［3-4］。
因此，深入研究各类型桥梁的维护加固技术并确定相关规范标准，对于桥梁的安全运营具有重要意义。
目前，国内外学者对桥梁加固维修技术展开了大量研究。
刘能文等［5］在减少投资的前提下，提出了加固施工期及运行期对现状桥下、桥上交通影响最小的加固方案，讨论了复杂交通状况下桥梁加固方案的类型、特点、创新性和效果。
胡祥森等［6］對适合本项目的常用加固方案进行了论述及比较，并根据比较情况拟定了加固设计时的推荐方案、方案选择的原则和适用条件，最后对推荐方案的设计和计算进行了详细介绍。
陈兴权等［7］针对张拉底板预应力阶段出现的底板混凝土大面积崩裂等现象，提出采用凿除部分底板混凝土并重新浇筑、增加顶板厚度以及体外预应力加固等方法，以提高桥梁结构承载力。
大跨度预应力混凝土连续梁预应力损失研究
大跨度预应力混凝土连续梁预应力损失研究作者：薄继民来源：《成都工业学院学报》2017年第02期摘要：针对连续梁桥常见的预应力损失问题，从3个方面进行了详细的介绍，首先与简支梁受力做对比，分析了开兰特大连续梁桥结构受力和从“强梁弱墩”角度讲述了连续梁桥的受力特征，接着介绍了预应力损失估算方法和预应力损失对于连续梁桥的影响，如引起腹板斜裂缝甚至跨中下挠严重，最后针对预应力损失，针对性的提出施加体外预应力和粘贴钢板的措施，可以起到较好的加固补强效果。
希望为今后类似工程提供可资借鉴的经验。
关键词：连续梁桥；预应力损失；加固处理中图分类号：U445文献标志码：A文章编号：2095-5383（2017）02-0030-04Abstract：Aiming at the common loss of prestress of continuous girder bridge，from the following three aspects，the author conducted a detailed introduction，first，the force was compared with a simply supported beam，and a large continuous girder bridge structure was analyzed.From the perspective of “strong beam weak pier” the paper told the story of force characteristics of continuous girder bridge，and then introduced the method for estimating the loss of prestress and loss of prestress to the influence on the continuous girder bridge，such as web inclined crack and even across middle scratching，finally in view of the loss of prestress，the measures of external prestressing and pasting steel plate were put forward，which had good reinforcement reinforcement effect.The study provided experience for similar projects in future.Keywords：continuous beam bridge；prestress loss；strengthening treatment开兰特大桥跨陇海铁路连续梁位于兰考县三义寨乡，桥位起讫里程DK97+956.360～DK98+223.170，墩号为1320～1323#，其中1321#墩和1322#墩与陇海铁路在里程K464+315处相交，交角为23°。
大跨度连续梁预应力混凝土质量控制及常见问题的处理
大跨度连续梁预应力混凝土质量控制及常见问题的处理
屈国强
【期刊名称】《四川水泥》
【年(卷),期】2016(000)008
【摘要】文章以新白沙沱长江特大桥贵阳侧引桥跨既有珞璜电厂专用铁路连续梁
施工为例，连续梁施工中，主要以高标号混凝土施工，标号有C55,C60，混凝土
坍落度小，掺合料多，连续梁多采用地泵施工，由于受到场地的限制，泵送铺设线路较长，弯管较多，连续梁浇筑，分为底板、腹板和顶板，如果浇筑腹板，底板必须初凝，如果底板不初凝，混凝土会从底板流出，无法浇筑腹板混凝土，如果耽误的时间较长，导致现场泵管容易受堵，混凝土输送泵管的堵塞，也使混凝土在初凝后无法进行第二次浇筑混凝土，这也是给混凝土结构质量造成不同程度的质量缺失。
连续梁的跨度大，混凝土的标号高，施工难度大，控制好混凝土的质量，使连续梁顺利浇筑完毕，是施工的关键问题。
【总页数】2页(P197-197,43)
【作者】屈国强
【作者单位】中铁大桥局第一工程有限公司河南郑州 450053
【正文语种】中文
【中图分类】TU75
【相关文献】
1.静压预应力混凝土管桩施工质量控制和常见问题的处理 [J], 陈天丰
2.静压预应力混凝土管桩施工质量控制和常见问题的处理 [J], 诸军;聂国彬
3.大跨度预应力混凝土连续梁桥支座顶升监控技术研究 [J], 王俊辉
4.城际铁路无砟轨道大跨度预应力混凝土连续梁设计研究 [J], 柳学发;杨海洋
5.大跨度预应力混凝土连续梁悬臂施工控制 [J], 王永章
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预应力混凝土连续梁抗剪强度研究_袁国干
第12卷 第3期1999年7月中 国 公 路 学 报China Journal of Highw ay and TransportVo l.12 No.3July 1999文章编号:1001-7372(1999)03-0049-08收稿日期:1997-09-05基金项目:交通部公路桥涵设计规范研究资助项目作者简介:袁国干(1924-),男,教授预应力混凝土连续梁抗剪强度研究袁国干,杨 健(同济大学桥梁工程系,上海 200092)摘 要:现行《公路桥涵设计规范》(JT J 023-85)[1]尚缺乏预应力混凝土连续梁抗剪强度的计算公式,且国内外对此也很少研究,无经验可援。
在对钢筋混凝土简支梁[2]、连续梁[3]和预应力混凝土简支梁[4]抗剪强度研究的基础上,建立了按承载能力极限状态计算预应力混凝土连续梁抗剪强度的公式和构造要求;并通过4根较大尺寸(l =5m +5m )的等高度和变高度预应力混凝土连续梁的试验梁验证,证明所建议的计算公式和构造要求是安全、适用的;计算模式和现行《公路桥涵设计规范》一致,因此应用也很方便。
关键词:极限状态设计;抗剪强度;预应力混凝土连续梁中图分类号:U448.214;U 448.34 文献标识码:AStudy of shearing strength of P .C .continuous beamsYU AN Guo -g an ,Y ANG Jian(Depa rtment o f Bridge Engineering ,T ong j i Univ er sity ,Sha ng hai 200092,China )Abstract:There is still no shea r fo rmula in calcula ting the P .C co ntinuo us beams in the present "Design Code fo r H ighw ay Bridges a nd Culv erts "(JT J 023-85).In this paper ,the fo rm ula of shearing streng th in limit state,desig n metho d and constructio n prov isio ns for such beams are pro posed.Fur thermo re fo ur larg er size models of P.C.co ntinuous beam s (l =5m +5m )w ith constant depth and v ariable depth a re inv estig ated .The ex perimental results sho w that the desig n method and co mputatio n fo rm ula pro posed by the autho rs ca n giv e acceptable results o n the safe side.Key words :limit state desig n;shearing streng th;P.C.co ntinuous beam预应力混凝土连续梁桥具有构造简单、施工方便、技术经济指标好、跨越能力大等特点,是桥梁中最常用的结构体系,但在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JT J023-85)[1](以下简称《公路桥规》)中,尚缺少按承载能力极限状态计算这种梁抗剪强度的方法,是目前桥梁设计中亟待解决的问题。
预应力混凝土连续梁关键施工技术探讨
预应力混凝土连续梁关键施工技术探讨摘要：本文针对预应力混凝土连续梁施工中关键技术进行了分析，就墩梁临时固结体系的设计及施工、悬臂施工中的坚向预应力筋病害分析和保证措施及线型控制技术、合拢段施工中的温度的选择等方面进行了论述，如何正确的选择和控制连续梁施工中关键技术，避免造成结构病害。
关键词：预应力混凝土，连续梁，关键技术Abstract: this article in view of the prestressed concrete continuous beam in construction of the key technology is analyzed, pier beam temporary rigid fixity system design and construction, cantilever construction of prestressed reinforcement to establish disease analysis and guarantee measures and linear control technology, gather together in the construction of the choice of temperature section discusses how to the right choice and control of the key technology of the continuous girder construction, avoid to cause disease structure.Keywords: prestressed concrete, continuous beam, the key technology随着预应力混凝土连续梁在铁路、公路桥中的广泛应用，悬臂浇筑施工技术已发展成熟，但由于设计和施工不当，该桥型所暴露出来的结构病害问题也日趋增多。
预应力混凝土支护管桩抗剪计算分析
预应力混凝土支护管桩抗剪计算分析颜荣华;黄广龙;梅国雄;周峰【摘要】基于Mohr-Coulomb破坏准则,对预应力混凝土支护管桩沿斜截面破坏时的受力机理进行理论分析,根据预应力混凝土支护管桩的结构特性,推导了预应力混凝土支护管桩的抗剪承载力计算公式.通过管桩抗剪试验数据和理论计算结果对比分析,验证了所提出的抗剪计算公式的合理性,为基坑支护结构设计时计算预应力混凝土支护管桩的抗剪承载力提供理论依据.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(032)005【总页数】5页(P49-53)【关键词】预应力管桩;抗剪承载力;理论计算【作者】颜荣华;黄广龙;梅国雄;周峰【作者单位】南京工业大学,土木工程学院,江苏,南京,210009;南京工业大学,土木工程学院,江苏,南京,210009;南京工业大学,土木工程学院,江苏,南京,210009;南京工业大学,土木工程学院,江苏,南京,210009【正文语种】中文【中图分类】TU378近年来,随着我国大规模工程建设的需要,各种深基坑开挖日益频繁,但由于当前城市人口众多、建筑密集、地下周边环境复杂,传统的基坑支护方法如钻孔灌注桩、水泥土挡墙、地下连续墙等支护结构已很难满足深基坑支护中对安全、快捷、环保、高效、经济的要求,实践中深基坑工程开始采用预应力混凝土桩[1-2].由于预制桩制作方便,运输容易,成本较低,在一些中小型基坑中利用预制桩替代型钢具有较好的经济性.因此,可将小型预制桩用于劲性水泥土墙基坑围护结构中代替 H型钢[3-4].笔者直接利用预应力混凝土支护管桩作为围护结构,并通过与其他传统的支护方式对比,分析了采用预应力混凝土支护管桩支护的优势[5].文献 [6]分析了预应力支护桩受力破坏的机理和单桩承载力提高的原因,通过工程实例分析了采用预应力混凝土支护管桩作为支护结构的可靠性和经济性,实践证明将其用作基坑支护结构是可行的.预应力混凝土支护管桩为环形空心截面,其抗剪承载力与实心桩相比要小得多,支护结构设计时需要对其抗剪承载力进行计算.由于环形截面抗剪受力机理复杂,目前对环形截面的抗剪计算尚无成熟的计算理论,以往的计算方法主要基于少量试验的基础上对实验数据进行统计分析而来,得出的经验公式往往缺乏理论依据.为解决这一问题,本文试图从斜截面受力机理出发,导出预应力混凝土支护管桩环形截面的抗剪承载力理论计算公式,为基坑支护结构设计时计算预应力混凝土管桩的抗剪承载力提供依据.1.1 基本假定为推导预应力混凝土支护管桩的抗剪承载力计算公式,做如下假定:1)预应力混凝土支护管桩剪切破坏时在支护桩临界破坏面顶部达到峰值应力,即达到混凝土轴心抗压强度,在斜裂缝顶点处应力为 0;2)截面应变符合平截面假定;3)忽略受拉区混凝土的抗拉强度;4)不考虑斜截面混凝土的咬合力和纵向钢筋的销栓力对抗剪的有利作用;5)支护桩临界破坏面受压区混凝土正应力σx和剪应力τ采用等效均布应力代替. 预应力混凝土支护管桩在水平荷载作用下发生剪切破坏时,其剪力一部分由混凝土承担,另一部分由箍筋承担,结合以上假定,预应力混凝土支护管桩斜裂缝出现后,剪力V=Vc+Vs,如图 1(a)所示.1.2 计算模型一般预应力混凝土支护桩配筋率在 0.6%～1.2%[7],从混凝土破坏角度来看,支护管桩在这样的配筋率下发生剪切破坏时一般都是产生沿斜截面的“剪压”破坏形式,其破坏准则表达式为[8]式中:σ1、σ3为剪切破坏时混凝土的大、小主应力;k为与 ft、fc的相对比值有关的量,ft、fc为混凝土单轴抗拉和单轴抗压强度.根据材料力学,混凝土单元体应力关系:其中,σy=0,σx以压应力为正,将式 (2)、(3)代入式 (1),得到预应力混凝土支护管桩剪切破坏时,正应力σx和剪应力τ之间的关系:根据图 1(b)中的几何关系可得:1)混凝土受压面积2)混凝土受压高度3)环形截面有效高度对于环形截面,由于受拉钢筋不是分布在同一水平面,其纵筋合力作用位置很难确定,一般采用当量有效高度[9],取4)受压混凝土面积形心到 x轴的距离式中:α为受压区混凝土截面面积与全截面面积的比值;rc为支护桩平均半径;δc为支护桩壁厚;R为支护桩外半径;rp为纵向钢筋所在圆周的半径.由于假定了支护桩在临界破坏面上正应力σx和剪应力τ均匀分布,则有则式中:λ为剪跨比;V为支护桩剪力;C为支护柱受压区合力;Mu为支护桩破坏面弯矩.令,α取值一般在 0.25～0.4,为简化γ与α间的关系,对外径分别为 300、500、800mm的几种常用类型支护桩进行计算,得出不同支护桩γ与α间的关系如图 2所示.由图 2可见:对一般的支护桩,γ值在 0.74～0.86,为简化计算,取γ=0.8.因此, 将式 (9)代入式(4)并整理得由于认为预应力混凝土支护管桩剪切破坏时在支护桩临界破坏面顶部达到峰值应力,其应变达到峰值应变,再结合平截面假定,则任意点的应变ε=,当ε为负值时,表示拉应变.预应力钢筋采用等效钢环代替,认为其为连续的环形钢环,钢环壁厚δp=Ap/(2πrp),在弯剪作用下,钢筋合力可以通过数学积分求出.式中:ε0为峰值应变,取ε0=0.002;Ep为纵向预应力钢筋弹性模量;Ap为纵向钢筋面积.建立水平方向力平衡方程为式中:σp0为受拉区纵向预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于 0时预应力钢筋的应力.对预应力混凝土支护管桩,在式 (11)中,Ac、hc都是α的函数,σx根据式 (10)求出,其他参数都已知.因此可以通过式 (11)算出α值,将求得的α值代回式 (5),可以求出受压区混凝土面积.再结合式(9),可以得到由混凝土承担的剪力为而箍筋承受的剪力为式中:fyv为箍筋屈服强度;Asv为配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积;s为沿支护桩长度方向的箍筋间距;θ为箍筋与支护桩轴线的夹角.因此,预应力混凝土支护管桩抗剪承载力由于本文公式推导时认为支护桩沿斜截面破坏时服从Mohr-Coulomb准则,当构件按Mohr-Coulomb准则进行强度计算时必须满足[8]由式 (3)、式 (9)得再根据式(10) ,则有由式 (15)解得λ>1.75,因此,当采用式 (14)进行支护桩的抗剪强度计算时,其计算剪跨比应大于 1.75.为验证本文所推导的支护桩抗剪承载力计算公式的精确性,将本文所提出的抗剪计算公式计算值与文献[8]中试验管桩的试验结果进行比较 (篇幅原因只列出前面 3组试验结果),试验管桩外径均为300mm,横向箍筋屈服强度为 267 MPa,其他参数及比较结果见表 1.根据统计分析,管桩计算值与试验值相对比值平均值¯X=1.088 7,均方差σ = 0.123 6.从统计分析的结果可以看出,本文推导的抗剪承载力计算公式与支护桩的试验结果非常接近.计算结果比试验值稍微偏高,似乎偏于不安全,但文献[10]为保证试验的管桩能够产生沿斜截面剪切破坏,其纵向配筋率高达 5.47%以上,实际上的支护管桩配筋率仅为 0.6%～1.2%,远远低于试验管桩的配筋率.而从本文抗剪公式的推导过程来看,当配筋率过高时,会使计算结果偏高,主要因为根据平截面假定,配筋率过高时,计算的纵向钢筋受力会很大,使得支护桩计算受压面积偏大,从而使支护桩抗剪承载力计算值偏高.1)基于Mohr-Coulomb破坏准则的基础上,对预应力混凝土支护管桩沿斜截面破坏时的受力机理进行理论分析,并通过对影响支护桩抗剪性能的某些参数进行合理简化,建立了预应力混凝土支护管桩的抗剪承载力理论公式.2)结合预应力混凝土支护管桩的结构特性,在理论分析的基础上,确定了预应力混凝土支护管桩抗剪计算公式的应用条件,即应满足剪跨比λ应大于 1.75.3)通过对文献[10]中的试验管桩进行计算对比,验证了本文中支护桩抗剪计算公式的合理性,并分析了该公式对文献[10]中试验管桩抗剪承载力计算值稍微偏高的原因,主要是由于试验支护桩纵向配筋率过高所致.对于适当配筋的预应力混凝土管桩,采用本文公式计算会更加合理.【相关文献】[1] 王钰,林军,陈锦剑,等.软土地基中 PHC管桩水平受荷性状的试验研究[J].岩土力学,2005,26(增刊):39-42. Wang Yu,Lin Jun,Chen Jingjian,et al.Field test for the behavior of pre-stressed pipe piles in soft subsoil under lateral load[J]. Rock and SoilMechanics,2005,26(Sup):39-42.[2] 周建凡.PHC管桩在深基坑工程中的应用研究 [D].武汉:武汉理工大学,2007.[3] 徐东,周顺华.小型预制桩用于劲性水泥土墙基坑围护结构的计算分析[J].城市轨道交通研究,2004(6):32-35. XuDong,Zhou Shunhua.Calculation analysisofmini-type prefabricated piles through S MW method[J].UrbanMass Transit,2004 (6):32-35.[4] 徐洪球,姚燕明.小型预制桩用于 S MW工法基坑围护结构的计算分析[J].建筑结构设计,2003(6):18-20. Xu Hongqiu,Yao Yanming.Calculation analysis of minitype prefabricated piles in S MW method to brace the pit[J].Construction &Design for Project,2003(6):18-20.[5] 黄广龙,李勇,宰金珉,等.预应力混凝土管桩在深基坑支护工程中的应用研究[J].建筑施工,2005,27(4):12-14. Huang Guanglong,Li Yong,Zai Jinmin,et al.Study on prestressed concrete pipe pile applied to retaining and protecting of deep foundation excavation engineering[J].Building Construction,2005,27(4):12-14.[6] 王翠英,王克俭,王继伟.预应力管桩的工作机理及其在基坑支护中的应用[J].安全与环境工程,2006,13(3):89-90. Wang Cuiying,Wang Kejian,Wang Jiwei.Working mechanis m and application of prestressed concrete tubular pile in foundation pit supporting[J].Safety and Environmental Engineering,2006, 13(3):89-90.[7] 江苏省住房和城乡建设厅.苏 JG/T035—2010 先张法预应力混凝土支护桩技术规程 [S].南京:江苏科学技术出版社,2010.[8] 李宏,刘西拉.基于混凝土破坏准则的抗剪强度计算[J].工程力学,1993(1):52-60. Li Hong,Liu Xila.Shear strength calculation based on concrete failurecriterion[J].EngineeringMechanics,1993(1):52-60.[9] 中华人民共和国建设部.GB50010—2002 混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.[10] 吕志涛,石平府,周燕勤.圆形、环形截面钢筋混凝土构件抗剪承载力的试验研究[J].建筑结构学报,1995(3):13-20. Lu Zhitao,Shi Pingfu,Zhou Yanqin.Experimental research on shear strength of reinforced concrete beamswith circular and ring section[J].Journal ofBuilding Structures,1995(3):13-20.。
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第12卷 第3期1999年7月中 国 公 路 学 报China Journal of Highw ay and TransportVo l.12 No.3July 1999文章编号:1001-7372(1999)03-0049-08收稿日期:1997-09-05基金项目:交通部公路桥涵设计规范研究资助项目作者简介:袁国干(1924-),男,教授预应力混凝土连续梁抗剪强度研究袁国干,杨 健(同济大学桥梁工程系,上海 200092)摘 要:现行《公路桥涵设计规范》(JT J 023-85)[1]尚缺乏预应力混凝土连续梁抗剪强度的计算公式,且国内外对此也很少研究,无经验可援。
在对钢筋混凝土简支梁[2]、连续梁[3]和预应力混凝土简支梁[4]抗剪强度研究的基础上,建立了按承载能力极限状态计算预应力混凝土连续梁抗剪强度的公式和构造要求;并通过4根较大尺寸(l =5m +5m )的等高度和变高度预应力混凝土连续梁的试验梁验证,证明所建议的计算公式和构造要求是安全、适用的;计算模式和现行《公路桥涵设计规范》一致,因此应用也很方便。
关键词:极限状态设计;抗剪强度;预应力混凝土连续梁中图分类号:U448.214;U 448.34 文献标识码:AStudy of shearing strength of P .C .continuous beamsYU AN Guo -g an ,Y ANG Jian(Depa rtment o f Bridge Engineering ,T ong j i Univ er sity ,Sha ng hai 200092,China )Abstract:There is still no shea r fo rmula in calcula ting the P .C co ntinuo us beams in the present "Design Code fo r H ighw ay Bridges a nd Culv erts "(JT J 023-85).In this paper ,the fo rm ula of shearing streng th in limit state,desig n metho d and constructio n prov isio ns for such beams are pro posed.Fur thermo re fo ur larg er size models of P.C.co ntinuous beam s (l =5m +5m )w ith constant depth and v ariable depth a re inv estig ated .The ex perimental results sho w that the desig n method and co mputatio n fo rm ula pro posed by the autho rs ca n giv e acceptable results o n the safe side.Key words :limit state desig n;shearing streng th;P.C.co ntinuous beam预应力混凝土连续梁桥具有构造简单、施工方便、技术经济指标好、跨越能力大等特点,是桥梁中最常用的结构体系,但在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JT J023-85)[1](以下简称《公路桥规》)中,尚缺少按承载能力极限状态计算这种梁抗剪强度的方法,是目前桥梁设计中亟待解决的问题。
但是这一问题在国内外也很少研究,且无经验可援。
现根据《公路桥规》中对钢筋混凝土简支梁抗剪强度的研究[2],以及笔者最近对钢筋混凝土连续梁的研究[3],考虑了简支梁中影响抗剪强度的诸因素,连续梁中异号弯矩的影响因素,并根据国内外52根无腹筋预应力混凝土简支梁和30根有箍筋预应力混凝土简支梁的抗剪试验资料,分析了预加应力对抗剪强度提高的影响;最后根据国内外文献[4～6]对预加应力提高系数的意见,结合《公路桥规》高标号混凝土材料强度的规定,确定了预加应力提高系数K y= 1.3,由此建立了预应力混凝土连续梁抗剪强度的建议公式;并通过4根较大尺寸(为了减小试验的尺寸影响,采用的试件之大也是罕见的)的两跨预应力混凝土连续梁的试验梁(l=5m+5m)加以验证,其中两根为等高度梁,另两根是变高度梁。
试验结果表明,建议公式是安全、适用的。
由于采用了与《公路桥规》钢筋混凝土简支梁抗剪公式的类似计算模式,因此计算方法也易于理解和应用。
1 预加应力提高系数K y的确定影响预应力混凝土连续梁抗剪强度的因素和简支梁一样主要有剪跨比MQh0、梁尺寸b和h0、混凝土标号R、纵向配筋率p、箍筋特征强度_k R gk[2,6,7],此外还有异号弯矩±M作用的折减系数K M和预加应力提高系数K y。
异号弯矩作用折减系数已在《钢筋混凝土连续梁抗剪强度研究》[3]中作过介绍,可以参阅,此处再就预加应力提高系数K y的取值作如下介绍。
根据国内外对预应力混凝土简支梁的研究,预应力混凝土简支梁的抗剪强度较钢筋混凝土简支梁均有所提高。
原苏联《建筑法规》(СНиП2.03.01-84)[5]规定混凝土的抗剪强度,当考虑翼缘板影响系数h f与预加应力影响系数h n时,提高后的数值应符合下式要求1+h n+h f≤1.5 即预加应力提高系数为K y=1+h n≤1.5-h f 在中国《公路桥规》(JTJ023-85)[1]与《铁路桥规》(TBJ2-85)[4]的配筋混凝土简支梁抗剪强度计算中,为偏安全均不计翼缘板提高抗剪强度的作用,即h f=0,由此预加应力的提高系数可取为K y= 1.5 实际上,在中国《铁路桥规》(TBJ2-85)中即采用了这一数值。
此外,国家建委《钢筋混凝土结构设计规范》抗剪强度研究组在研究报告[6]中建议预加应力提高系数K y= 1.4～ 1.6。
根据原苏联《建筑法规》(СНиП2.03.01-84)规定K y=1+h n(1)h n=0.1N ybh0R b l =0.1e a0R b l(2)式中:e a0=N ybh0为混凝土预加轴心受压应力;R b l为混凝土抗拉标准强度;N y为有效预加力。
50 中 国 公 路 学 报 1999年根据公式(1)、(2),结合中国现行《公路桥规》(JT J 023-85)规定的具体情况分析如下:图1 全预应力混凝土梁截面的典型应力状态图1所示为预应力混凝土梁在正常使用极限状态下,恒载、活载应力e g 、e f 与有效预加应力e N 作用时的典型应力状态。
在使用荷载作用下,T 形或箱形截面重心处的轴心受压应力e ′a 0恒大于矩形截面的轴心受压应力e a 0,为偏安全计,取用矩形截面形心处(h /2)的e a 0来分析。
按《公路桥规》(JT J 023-85)规定,当荷载组合Ⅰ时,混凝土的容许压应力[e h ]=0.5R b a ,则e a 0=[e h ]/2=0.25R ba故h n =0.1e a 0R b l =0.025R ba R bl 令U =R b aR bl得h n =0.025U(3) U 值可根据《公路桥规》(JT J 023-85)的规定,在预应力混凝土梁桥的选材范围内,其平均值U =11.6,参见表1。
表1 U 平均值U标号R30405060混凝土标准抗压强度R b a /M Pa 21283542混凝土标准抗拉强度R b l /M Pa2.1 2.63.0 3.4U =R b a /R bl10.0010.7711.6712.35U 平均值11.60 将U 平均值11.60代入公式(3)、(1),可偏安全地得到预加应力提高系数K y =1+h n = 1.29建议取用K y = 1.3。
2 预加应力提高系数的试验验证2.1 无腹筋预应力混凝土简支梁根据国内外对矩形截面、T 形或工字形截面无腹筋预应力混凝土简支梁共52根的抗剪试验资料,混凝土标号R =226～700kg /cm 2(22.6～70M Pa ),纵向配筋率p =0.9%～51第3期 袁国干,等:预应力混凝土连续梁抗剪强度研究 3.29%,剪跨比M Qh 0= 1.03～ 6.7,以其最大剪力破坏试验值Q y u 与钢筋混凝土简支梁抗剪公式(4)的计算混凝土抗力值Q h (为了应用公制的试验资料,采用现行《公路桥规》的公制表达式[2,7])作对比,可以求得平均预加应力提高系数K y =∑Q yu Q h 52= 3.88式中Q h =0.35(2+p )R bh 0m (kg )(4)2.2 有箍筋预应力混凝土简支梁根据国内外对矩形截面、T 形或工字形截面有箍筋预应力混凝土简支梁共30根梁的抗剪试验资料,混凝土标号R =294～625kg /cm 2(29.4～62.5M Pa ),纵向配筋率p = 1.58%～2.63%,箍筋特征强度_k R gk =10.36～34.51kg /cm 2,剪跨比MQ h 0=2～4,以其最大剪力破坏试验值Q y u 与钢筋混凝土简支梁混凝土与箍筋综合抗力公式(5)的计算值Q hk (亦《公路桥规》的公制表达式)作对比,同样可以求得平均预加应力提高系数K y =∑Q yuQ h k30= 2.27式中Q hk =(2+p )R _k R gk1.5bh 0 (kg )(5) 综合以上分析比较,可见混凝土抗力Q h 与综合抗力Q hk 的预加应力提高系数均比建议值K y = 1.3大得多,因此建议值是可取的。
预加应力可提高抗剪强度的原因在于梁的抗裂性提高后可提高混凝土的抗力;又因梁的主斜裂缝长度较钢筋混凝土梁可增大 1.3～ 1.5倍,提高了腹筋的抗剪能力。
3 预应力混凝土连续梁抗剪强度公式的建立根据钢筋混凝土连续梁的抗剪强度研究[3],其与钢筋混凝土简支梁抗剪强度的主要区别在于有异号弯矩的作用,降低了钢筋混凝土连续梁综合抗力Q hk 的抗剪能力;而预应力混凝土连续梁与钢筋混凝土连续梁的不同点在于有预加应力的作用,提高了混凝土与箍筋的综合抗剪能力。
因此,可以将现行《公路桥规》(JT J 023-85)钢筋混凝土简支梁抗剪公式中的综合抗力Q hk 乘以弯矩影响系数K M ,即可得到钢筋混凝土连续梁的综合抗力Q hk .L (公式6);在公式(6)中乘以预加应力提高系数K y ,即可得到预应力混凝土连续梁的综合抗力Q ′hk .L (公式7)。
Q hk .L =K M Q hk(6)Q ′hk .L =K y Q hk .L =K y K M Q hk(7) 预应力弯起钢筋的抗力Q w 与现行《公路桥规》(JT J 023-85)相同。