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    • 先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁預(yù)拱度發(fā)展變化原因淺析

         2006-09-22 中國路橋網(wǎng) 佚名 7950

      先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁預(yù)拱度發(fā)展變化原因淺析
      吳劍波
      【內(nèi)容摘要】:本文通過對(duì)實(shí)測(cè)的空心板梁預(yù)拱度值繪出的曲線分析影響預(yù)拱度的形成發(fā)展的原因。
      【關(guān)鍵詞】:預(yù)拱度 收縮 徐變 齡期 彈性模量
       
      本文主要研究空心板梁在預(yù)加應(yīng)力階段預(yù)拱度隨時(shí)間發(fā)展的特征,空心板在預(yù)加應(yīng)力階段由于預(yù)應(yīng)力偏心所產(chǎn)生的彎矩將使梁向上彎曲,梁就自然的由原來支承在底模上變?yōu)閮啥酥С校瑥亩沽旱酌嫘纬梢粭l平滑的弧線,即預(yù)拱度。
      連徐高速公路E-5項(xiàng)目有20M先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁156片, 對(duì)不同齡期的156片梁的近六個(gè)月的跟蹤測(cè)量,從近1000份數(shù)據(jù)中選擇了76個(gè)有代表性的數(shù)據(jù),繪出如下的一條曲線。(曲線不是平滑的,都是在一定范圍內(nèi)波動(dòng),曲線通過的位置是多組數(shù)據(jù)求出的算術(shù)平均值)數(shù)據(jù)如下:
       
       
       
       
      通過以上數(shù)據(jù)得出的圖形見附頁。
      從以上曲線可以看出板梁預(yù)拱度在前90天內(nèi)發(fā)展很快,大約是最終值的80%--90%, 前3個(gè)月預(yù)拱度基本上成線性發(fā)展,線性回歸方程如下:
      從放張到第90天的預(yù)拱度值分別為9.25、 17.13、18、19.63、20.88、22.88、24.25、25.38、26.63、28.25
      設(shè)線性回歸方程為:Y=BX+A
       
      (XY)-X×Y
      則 B = ───── ①
      X^2-(X^2)
       
      A=Y-B×X ②
       
      以上①②式中,(XY)為各對(duì)應(yīng)的X、Y乘積的平均值,X為X的平均值,Y為Y的平均值,(X^2)為X^2的平均值,(設(shè)時(shí)間參數(shù)為x,預(yù)拱度值為Y)求得X×Y=1000.35,X=40.9,Y=19.3,X^2=2590.9,所以B=0.23,A=9.89,由此求出線性回歸方程為:Y=0.23X+9.89。
      從90天到120天范圍內(nèi)預(yù)拱度值并未明顯發(fā)展,從120天到180天,預(yù)拱度有一個(gè)小的飛躍,但不如前期增長快,180天以后預(yù)拱度值基本穩(wěn)定。
      1.下面簡要分析如下幾個(gè)問題:
      1.1預(yù)應(yīng)力是如何傳遞給板梁,產(chǎn)生預(yù)拱度.
      首先通過張拉預(yù)應(yīng)力筋,使預(yù)應(yīng)力筋達(dá)到TRANBBS設(shè)計(jì)的張拉應(yīng)力,然后澆筑砼,當(dāng)砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%~90%后,放松預(yù)應(yīng)力筋,由于砼與預(yù)應(yīng)力筋之間的握裹力,阻止預(yù)應(yīng)力筋回縮,從而使砼承受一個(gè)壓應(yīng)力,這個(gè)壓應(yīng)力使空心板梁的任一截面的底面受拉,這樣就產(chǎn)生了向上的預(yù)拱度。
      1.2什么原因影響預(yù)拱度值波動(dòng)
      從我測(cè)得的近1000個(gè)數(shù)據(jù)中,對(duì)于同一齡期的板梁,預(yù)拱度值是有很大差別的,大約在±3mm內(nèi)波動(dòng),一般認(rèn)為,預(yù)拱度值隨砼強(qiáng)度的增長而增長,砼強(qiáng)度增長快,則預(yù)拱度值增加快,有的板梁由于外界養(yǎng)護(hù)條件、砼的配比的波動(dòng),強(qiáng)度增長的快慢并不一樣,所以預(yù)拱度值會(huì)產(chǎn)生波動(dòng),另外一個(gè)原因是梁板中所建立的預(yù)應(yīng)力值有波動(dòng)(由于張拉設(shè)備的精確程度、人工操作、預(yù)應(yīng)力損失、失效管長度等影響預(yù)應(yīng)力值波動(dòng))。
      1.3為什么在90天到120天預(yù)拱度發(fā)展平緩
      梁板放張完的前90天預(yù)拱度值完成整個(gè)值的80%~90%,在此階段,預(yù)應(yīng)力筋通過與砼的粘結(jié)力傳遞給梁板一個(gè)壓應(yīng)力(相當(dāng)于一個(gè)向上的均布荷載),從放張開始的90天內(nèi),砼與預(yù)應(yīng)力筋共同變形,在此階段可以將砼看成彈性材料,預(yù)拱度的變化基本成線性關(guān)系, 從90~120天預(yù)應(yīng)力筋的作用不能再使砼變形繼續(xù)增大,但由于砼長期承受壓應(yīng)力,砼會(huì)產(chǎn)生收縮(即徐變),由于徐變的發(fā)展是很平緩的,所以預(yù)拱度值發(fā)展平緩。
      1.4為什么實(shí)際預(yù)拱度值比設(shè)計(jì)值偏大
      預(yù)拱度值的大小在TRANBBS施工圖中都有明確的說明,但在實(shí)際施工中并不與設(shè)計(jì)相符,主要有以下原因:
      1.4.1梁體內(nèi)所建立的預(yù)應(yīng)力值由于超張拉而偏大
      1.4.2砼的收縮變形
      砼在空氣中凝結(jié)硬化過程中,體積減小的現(xiàn)象,稱作收縮,由于砼的收縮雖然有預(yù)應(yīng)力損失,但更多的作用是使梁產(chǎn)生向上的預(yù)拱度。砼的收縮一般在兩周內(nèi)完成全部收縮的1/4,一個(gè)月完成1/2,三個(gè)月達(dá)3/4左右,兩年后趨于穩(wěn)定。
      影響砼收縮的因素有:
      a.水泥用量
      水泥用量越多,收縮越大,水灰比越大,收縮越大。
      b.水泥品種
      標(biāo)號(hào)越高,收縮越大。
      c.骨料性質(zhì)
      骨料彈性模量越大,收縮越小。
      d.養(yǎng)護(hù)條件
      濕度越大,收縮越小。
      e.砼的制作條件
      振搗密實(shí)收縮小。
      f.構(gòu)件體積/表面積大時(shí)收縮小。
      1.4.3砼的徐變
      在荷載長期作用下(維持壓應(yīng)力不變),砼的應(yīng)變隨時(shí)間繼續(xù)增長的現(xiàn)象,稱為砼的徐變,由于砼的徐變可使預(yù)應(yīng)力梁的預(yù)拱度值增加0.5~1倍.
      影響砼徐變因素很多,一般分為以下三類:
      a.內(nèi)在因素
      砼的組成成份和配比是影響徐變的內(nèi)在因素,水灰比越大,水泥用量越多,徐變?cè)酱螅橇显綀?jiān)硬,含量越多,徐變?cè)叫 ?br>b.環(huán)境條件
      養(yǎng)護(hù)條件下的溫度和濕度是影響徐變的環(huán)境條件,在預(yù)加應(yīng)力階段,濕度越大,溫度越高,水泥水化作用充分,徐變就越小,采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少20%~35%。
      c.應(yīng)力條件
      徐變是砼受載后隨時(shí)間增長的變形,因此,施加初應(yīng)力的水平和加載時(shí)砼的齡期是影響徐變的重要因素,加載時(shí)砼的齡期越長,砼硬化越充分,徐變就越小。
      以上通過曲線總結(jié)了幾點(diǎn)預(yù)拱度隨時(shí)間發(fā)展的特征。預(yù)拱度的形成發(fā)展過程是一個(gè)很復(fù)雜的過程,受各種應(yīng)力因素、人為因素、環(huán)境因素等的影響,有很多現(xiàn)象很難準(zhǔn)確分析。在今后的實(shí)踐中仍需不斷總結(jié)不斷研究預(yù)拱度的形成發(fā)展特征。



       
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