先压法大柔度预压应力筋的研究.pdfVIP

沪杭高速公路(上鼻K)牛^讵瓦妥 先压法大柔度预压应力筋研究 邬扣年 海l¨市政I．程研花’瓮 一、引言 采用先压法预压应力筋对混凝土施加预拉力的想法，早在5【1年代就已经提出 入钢丝绳预压，然后浇筑在混凝土内，混凝土结硬后，放松铜管内的钢丝绳，使混凝t产生预拉应力．1952 年德国马德尔(F．W·Madr)提出用一根直的空腹型锕充当预压元件，在混凝土粱的壁压和受拉区分别设髓 预拉和预压型钢。1989年同济大学又提出将高强度粗钢筋穿八直径略大的高强度钢管中，张拉粗钢筋，利 用轧丝锚使钢管产生预压应力。但是上述先压法预版应力筋稳定的构想都基于受外力作崩的压杆稳定理 论，先压法预版应力筋都是小柔度杆件，外形太粗或者太短，几十年来一直未能实际跌f日。 其实，先压法大柔度预压应力筋屈曲后，只要抵紧张拉钢筋，压杆的挠度就不再迅速增大而压溃。先压 法大柔度预压应力筋直线平衡丧失以后，只要抵紧张拉钢筋就可以建立新的平衡：但是，张拉钢筋抵紧预压 应力筋自Ⅱ力，将会产生摩擦力损失。另外，先压法预直力筋加力后，预应力筋长度有可能改变，它们的预应力 损失并不是论驰。 对于小变形弹性范围的先压法大柔度预压应力筋，由挠曲线近似微分方程可导纠屈曲后预应力钢筋的 挠曲线方程，由挠曲线转角导出摩擦力与预加力关系，由顶压力筋和张拉钢筋的变形thin条件可导出预加力 与时间的关系。这为先压法大柔度预压应力筋研究建立了基础： 二、先压法大柔度预压应力筋的平衡状态 先匝法预压应力筋是有中．tTTLiR的压杆，和穿在孔内在杆端中心之问拉紧的钢筋构成压杆一拉筋系统。 压杆一拉筋系统在压杆屈曲前是两端中心受压的直杆，称为前屈曲平衡。在压杆雹曲后，压杆和拉筋抵 紧，拉筋开始和压杆一起弯曲，称为后屈曲平衡。 a)pP。 b)p=P。 c)pP。 ，q骶叭㈣删掣吨； 图l压杆和拉筋的弓状平衡 ～23l一 沪帆高速蛰器(，r海段t}学术论文集 如图1所示，在压杆侧移挠度达到与拉筋的最大偏心后，压杆开始和拉筋接触。随着轴力增加，接触区 渐渐扩展，拉筋在接触区被抵紧侧移。在抵紧区压杆受到拉筋纵向拉力分解的指向直线位置的横向力，由于 被拉筋勒紧约束了弯曲变形。反过来，拉筋受到压杆离开直线位嚣的横向力，拉筋发生侧向位移，但两端受 到压杆作用的轴向拉力，使拉筋产生恢复直线形状的趋势。拉筋和压杆既相互作用，又彼此约束。从图1可 见，在端部直接抵紧点二者的侧向位移相等．在中间抓紧区：者的挠度差等于最大偏心距，在其余未接触区． 11者的挠度差介乎零和最大偏心距之间，二者的挠曲钱成为弓形。但为了保证加力时预压应力筋的刚度，顶 压应力筋和拉筋的后屈曲平衡须限于小变形弹胜问题， 用静力法可以推导压杆和拉筋弓状平衡的挠曲线以及转角和弯矩。例如两端铰接压杆的中点挠度为： a2) v。(1)=e+{K2e(iz l P ，．。 ，、 2。+虿E(了t五。∽一。“) 式中P——压杆和拉筋的预加力大小； E——压杆和拉筋的最大偏心距； I——从端点至抵紧区中点的距离； a——压杆、拉筋未接触区长度； E．．I。——压杆的截面抗弯刚度； E．I，——拉筋的截面抗弯刚度； 可见压杆的中点挠度与预加力之间的关系{E线性．与压杆和拉筋的截面抗弯刚度之和也不成反比，但是 压杆的中点挠度与压杆和拉筋的镊大偏心距成正比。选择合适的截面尺寸，可以使压杆的中点挠度处于不 大的小变形范围。