【導讀】一根為型鋼混凝土梁，一根為無粘結(jié)預應力混凝土梁。7根梁的梁長均為，凈跨為，其中。純彎段長度為1m，剪跨段長度兩邊各為，梁的截面尺寸均為200×300mm。均配置有H型鋼：HM148×100×6×9，該型號的型鋼單位重量為，截面面積為，每根型鋼的長度為，型鋼配鋼率均為%，型鋼上翼緣和下翼緣的保護層厚度均為75mm。梁內(nèi)受拉鋼筋和受壓鋼筋均采用2B14鋼筋，保護層厚度均為25mm。箍筋采用A6鋼筋，箍筋間距非。加密區(qū)為100mm，加密區(qū)為50mm，加密區(qū)長度為梁兩端各500mm長。設計的混凝土強度等級為C50，在湖南大學結(jié)構(gòu)實驗室采用攪拌機攪拌后澆筑。采用R425水泥，湘江河砂，粒徑為5~20mm連續(xù)級配的碎石以及少量減水劑。，混凝土的配合比為水泥：砂子：碎石：水：減水劑=1：:::。由于采用前卡式張拉千斤頂，故預應力鋼絞線的預留長度僅比梁長500~600mm. 各試件設計參數(shù)如下表1所示：。用扎絲將鋼絞線綁在了箍筋上。的承載力降低5%左右。錨具張拉端和錨固端均采用夾片錨具。本次試驗按照相關規(guī)

　　

【正文】 受拉鋼筋屈服后，應力不再增加，繼續(xù)增大的彎矩幾乎都由無粘結(jié)鋼絞線的應力增長承擔。無粘結(jié)鋼絞線應力的增長主要就產(chǎn)生在這個階段。達到極限承載力時的應力增量 Δ ?p 為 ， Δ ?p/?pe =?？梢钥闯?，達到極限承載力時 PRCB 的鋼絞線應力增量要大于 PSRCB。 結(jié)合表 1 可以看出，隨著綜合配筋指標 ξ 0 的增大，達到極限承載力時無粘結(jié)預應力筋的應力增量 Δ ?p 呈減小的趨勢。 圖 16 彎矩 預 應力增量關系曲線 七 ．延性分 析 所謂延性是指材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)在荷載作用或其他間接作用下，進入非線性狀態(tài)后在承載能力沒有顯著降低的情況下承受變形的能力。延性就其討論范圍而言可以分為材料、截面、構(gòu)件和整體延性。衡量延性的量化設計指標中，最常用的為曲率延性系數(shù)和位移延性系數(shù)。 曲率延性系數(shù)定義為極限曲率 ?u 與屈服曲率 ?y 的比值。極限曲率為受壓區(qū)混凝土被壓碎時的跨中純彎段的曲率，屈服曲率 ?y 為構(gòu)件屈服時跨中純彎段的曲率，試驗梁的彎矩 曲率關系圖如下圖 17所示。 圖 17 M— φ 曲線圖 由圖 17 可以看出，彎矩 曲率關系圖與 彎矩 跨中撓度關系圖相近，大體均由 4 段組成，即未開裂段，開裂階段，屈服階段以及荷載下降段。經(jīng)計算，各個階段的曲率延性系數(shù)如下表 9 所示： 表 9 試件曲率延性系數(shù)表 試件編號 PSRCB1 PSRCB2 PSRCB3 PSRCB4 PSRCB5 PRCB SRCB ?y（ 106/mm） ?u（ 106/mm） 曲率延性系數(shù) 由表 9 可以看出： 1. 由 PRCB 和 PSRCB2 對比可以看出，在單調(diào)荷載作用下，跨中純彎段處預應力型鋼混凝土梁比預應力混凝土梁的曲率延性系數(shù)更大，即曲率延性更好。 2. 由 SRCB 和 PSRCB 對比可以看出，預應力度超過一定值后，單調(diào)荷載作用下型鋼混凝土梁比預應力型鋼混凝土梁的曲率延性系數(shù)更大，曲率延性更好，即施加預應力后會使梁的延性變差。 3. 由 PSRCB1 至 PSRCB5 可以看出，隨著預應力度的提高， 綜合配筋指標 ξ 0 相應提高， 在單調(diào)荷載作用下， 跨中純彎段處預應力型鋼混凝土梁的曲率延性系數(shù)呈減小的趨勢，即 綜合配筋指標ξ 0 越高 曲率延性越差。 位移延性為極限位移 Δ u 和屈服位移 Δ y 之比，即延性系數(shù) ?=Δ u/Δ y。由各試驗梁的彎矩 — 跨中撓度曲線可以得到各個試驗梁的位移延性系數(shù)。計算表明，各因素對梁位移延性的影響規(guī)律與它們對曲率延性的影響規(guī)律基本一致。 八 ．混凝土壓應變 分布 本次試驗在試件設計時將純彎段混凝土上表面基本布滿了標距為 100mm 的混凝土應變片，故試驗結(jié)果基本可以反映整個純彎段混凝土壓應變的分布情況。在加載過程中，試件純彎段上表面混凝土的應變發(fā)展及 沿長度方向的實測分布如圖 18 所示。由圖 18 可以看出，試件屈服以前，純彎段受壓區(qū)上表面混凝土的應變分布比較均勻，反映在圖上為一條近似水平的直線，這和純彎段裂縫間距較大和混凝土應變片標距較大也有一定的關系。構(gòu)件屈服后，塑性鉸逐漸形成，破壞截面慢慢產(chǎn)生，圖上的線段不再為一條近似的直線，接近極限破壞時，純彎段受壓區(qū)上表面的混凝土應變分布呈現(xiàn)出很大的不均勻性，混凝土應變分布圖上產(chǎn)生了 1~2 個“尖角”，混凝土壓應變最大處即為極限破壞截面形成處。 由圖 18 可以看出，試件達到極限承載力時，對于無粘結(jié)預應力型鋼混凝土梁，純彎 段受壓區(qū)上表面混凝土極限壓應變?yōu)?2505~3976??，平均值為 3095???。我國 《 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術規(guī)程 》（ JGJ138–2020）中規(guī)定，受壓區(qū)混凝土的極限壓應變?yōu)?3000???。由試驗結(jié)果可以看出，無粘結(jié)預應力型鋼混凝土梁的混凝土極限壓應變?nèi)钥砂丛撘?guī)范取為 3000???，并且是偏安全的。 圖 18 純彎段混凝土壓應變分布圖 九．無粘結(jié)預應力筋的極限應力 pu? 無粘結(jié)預應力筋的極限應力可表示為有 效預應力 pe? 和試件達到極限承載力時的應力增量 p??之和，即 pu pe p? ? ?? ?? 對于無粘結(jié)預應力混凝土梁，試件達到極限承載力時的應力增量 pu?? 采用 《 無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程 》 (JGJ 92— 2020)中的公式進行計算： p0 0( 2 4 0 3 3 5 ) ( 0 .4 5 5 .5 )hl??? ? ? ? pe p y s0cpA f Af bh?? ?? 此時，極限應力 pu? 尚應符合下列條件： pe pu pyf???? 式中， 0? —— 綜合配筋指標 ； 0l —— 受彎構(gòu)件計算跨度 ； h —— 受彎構(gòu)件的截面高度 ； ph —— 無粘結(jié)預應力筋合力點至截面受 壓邊緣的距離 。 無粘結(jié)預應力混凝土梁達到極限承載力時應力增量 p?? 的 實測值和計算值 均列于表 10 所示，無粘結(jié)預應力筋的極限應力 pu? 的實測值 tpu? 和理論值 cpu? 的比值為 。 對于無粘結(jié)預應力型鋼混凝土梁 (USRCB)，綜合配筋指標 0? 不僅與無粘結(jié)預應力筋和非預應力筋有關，還與受拉部分的型鋼有關。 即： p e p y s a a f0cpA f A f Af b h?? ??? 利用試驗實測的無粘結(jié)預應力筋應力增量 p?? ，通過線性回歸的方法，可以得到試件達到極限承載力時的應力增量 p?? 與 USRCB 的綜合配筋指標 0? 的關系： p048 3 56 2??? ? ? 圖 19 給出了試驗梁達到極限承載力時實測的 p?? 和綜合配筋指標 0? 的散點分布以及按照線性回歸方法得到的公式直線。由該圖可以看出，與無粘結(jié)預應力混凝土梁一樣，無粘結(jié)預應力型鋼混凝土梁的應力增量 p?? 隨著綜合配筋指標 0? 的增大而減小。 220240260280300320340360 0?p0= 4 8 3 5 6 2???? ?2p N / m m?? 圖 19 p?? — 0? 關系曲線圖 無粘結(jié)預應力型鋼混凝 土梁 (USRCB)達到極限承載力時應力增量的實測值 tpu?? 以及理論計算值 cpu?? 如下表 10 所示 : 表 10 試驗梁的無粘結(jié)預應力筋極限應力分析 試件編號 0? pe? 2N/mm tpu?? 2N/mm cpu?? 2N/mm tpu? 2N/mm cpu? 2N/mm tcpu pu/?? UPRCB USRCB1 USRCB2 USRCB3 USRCB4 USRCB5 十 . 試驗梁的正截面承載力 本次 試驗梁極限彎矩的試驗值和理論計算值如下表 11 所示： 表 11 正截面承載力計算 試件編號 tP (t) tuM (kNm) cx (mm) cuM (kNm) tcuu/MM USRCB1 USRCB2 USRCB3 USRCB4 USRCB5 UPRCB SRCB