折线先张法混凝土预应力梁受力裂缝分析

吴丙权 王惠珠

摘 要：折线先张法混凝土预应力梁避免了后张法及普通先张法梁体在耐久性和施工工艺等方面的缺点，较为有效地控制了梁体裂缝出现和延伸。本文通过对后张法及折线先张法预应力梁体进行受力后裂缝分析，验证了理论计算与室内试验的正确性，表明折线先张预应力梁体良好的受力性能。

关键词：折线;先张法;裂缝;试验

中图分类号：U441 文献标识码：A 文章编号：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，普通先張法在施工过程中对施工地势环境要求高，且在张拉过程中波纹管容易产生变形，变形量可能会超出定位筋的控制范围。后张法在实际工程中应用较多，但在耐久性方面存在不少问题。注浆液凝固后在波纹管中易出现蜂窝形状，使后期预应力钢筋锈蚀严重，降低了混凝土梁体的耐久性。采用折线先张法混凝土预应力梁体，能够有效提高混凝土耐久性，控制梁体裂缝出现和延伸，提高整个梁体的受力性能。本文通过对后张法SY-1、SY-2、SY-3试验梁及折线先张法混凝土梁SYZ-1、SYZ-2、SYZ-3、SYZ-4进行受力试验，分析裂缝发展及裂缝宽度与荷载之间的关系[1]。

1 裂缝宽度计算

2 试验加载装置及量测方法

为便于观测及计算裂缝，试验采用三分点分级加荷载，在梁体中部形成纯弯段，长度为2.4m。在此段内不受剪力影响且弯矩不变。由千斤顶同步加载，利用应变仪配合压力传感器测定荷载值。在支座处设置垫板，以免混凝土受压局部破坏。试验过程中用刻度放大镜测量裂缝宽度，并记录裂缝开裂情况，图1为试验加载设备图。

3 后张预应力试验梁破坏裂缝及特征

试验梁裂缝分布如图2所示。在试验过程中，当荷载达到开裂荷载时，梁的下边缘出现了几条裂缝。随着荷载增加，裂缝数量逐渐增加，但此时裂缝的宽度和长度发展不太快，裂缝发展处于稳定期。当载荷接近正常工作状态时，裂纹数量趋于平稳发展，裂纹间距趋于稳定。此时，试验梁的最大裂缝宽度达到或接近0.2mm。进一步加载后，现有裂缝宽度迅速扩大，裂缝开始向上扩展。一个或多个主裂缝的宽度和高度迅速发展，并受到梁顶混凝土破碎的破坏。各试验梁的裂纹分布基本均匀对称。

4 折线先张法预应力梁破坏裂缝及特征

试验梁在加载后期，裂缝宽度增长幅度很小，临近破坏时（90%破坏荷载）最大裂缝宽度仅为0.2mm。由于折线形预应力筋的作用，在试验梁的弯剪段未出现斜裂缝，仅出现一些垂直裂缝，裂缝宽度一直很小。继续加载后，裂缝和挠度进一步增长，表现出明显延性破坏特征[2-4]。各试验梁破坏裂缝分布如图3所示。

根据试验结果，在挠度和裂缝宽度均很大的情况下，受压区混凝土被压碎而破坏。但卸荷后，试验梁变形均有一定恢复。试验结果表明，折线先张法预应力梁在加载后期从破坏标志直至丧失最后承载力的过程均表现出良好的受力性能。

图4分别表示各试验梁实测荷载—平均裂缝宽度与最大裂缝宽度关系图，表1、表2分别列出试验梁在开裂后一级荷载下和破坏前一级荷载下最大裂缝宽度的规范计算值和实测值对比。从表中可以看出，实测试验梁的最大裂缝宽度和按规范公式计算的最大裂缝宽度与按规范公式计算的最大裂缝宽度符合较好，且实测最大裂缝宽度大多小于计算的最大裂缝宽，说明折线先张法预应力梁的裂缝宽度可以按照规范公式进行计算。

5 结论

②由于折线形预应力筋的作用，临近破坏时在试验梁的弯剪段未出现斜裂缝，仅出现一些垂直裂缝，且裂缝宽度一直很小。

②在加载后期，试验梁的裂缝宽度略有增加，最大裂缝宽度在破坏附近仅为0.2mm（90%的破坏荷载）;由于多边形预应力筋的作用，试验梁的弯曲和剪切截面上没有倾斜裂缝，只出现一些垂直裂缝，且CRACK宽度非常小。进一步加载后，裂纹和偏斜进一步增大，表现出明显的延性破坏特征[5]。

③在挠度和裂缝宽度均很大的情况下，受压区混凝土被压碎而破坏。但卸荷后，试验梁变形均有一定恢复。试验结果表明，折线先张法预应力梁在加载后期从达到破坏标志直至丧失最后承载力的过程中均表现出良好的受力性能。

参考文献：

[1]刘立新，安鸿飞，于秋波，等.淮河大桥35m先张折线形箱梁预应力损失的研究[J].郑州大学学报（工学版），2007（4）：12-15.

[2]胡丹丹.配500MPa钢筋折线先张法预应力混凝土梁受力性能的研究[D].郑州：郑州大学，2007.

[3]徐新瑞.折线形先张法预应力混凝土箱梁受力性能的分析[D].郑州：郑州大学，2010.

[4]郑显锐.30m折线配筋预应力混凝土先张T梁施工技术及承载能力研究[D].成都：西南交通大学，2017.

[5]王俊，刘立新，赵静超.折线先张预应力混凝土梁施工阶段性能试验研究[J].中外公路，2009（6）：116-120.