【導(dǎo)讀】一根為型鋼混凝土梁，一根為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)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(hù)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(hù)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(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度等級為C50，在湖南大學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室采用攪拌機(jī)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(yù)應(yīng)力鋼絞線的預(yù)留長度僅比梁長500~600mm. 各試件設(shè)計(jì)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(yàn)按照相關(guān)規(guī)

　　

【正文】 受拉鋼筋屈服后，應(yīng)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(yīng)力增長承擔(dān)。無粘結(jié)鋼絞線應(yīng)力的增長主要就產(chǎn)生在這個(gè)階段。達(dá)到極限承載力時(shí)的應(yīng)力增量 Δ ?p 為 ， Δ ?p/?pe =?？梢钥闯?，達(dá)到極限承載力時(shí) PRCB 的鋼絞線應(yīng)力增量要大于 PSRCB。 結(jié)合表 1 可以看出，隨著綜合配筋指標(biāo) ξ 0 的增大，達(dá)到極限承載力時(shí)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力增量 Δ ?p 呈減小的趨勢。 圖 16 彎矩 預(yù) 應(yīng)力增量關(guān)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(jìn)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(shè)計(jì)指標(biāo)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(shí)的跨中純彎段的曲率，屈服曲率 ?y 為構(gòu)件屈服時(shí)跨中純彎段的曲率，試驗(yàn)梁的彎矩 曲率關(guān)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(guān)系圖與 彎矩 跨中撓度關(guān)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(jì)算，各個(gè)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(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁比預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力度超過一定值后，單調(diào)荷載作用下型鋼混凝土梁比預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力后會使梁的延性變差。 3. 由 PSRCB1 至 PSRCB5 可以看出，隨著預(yù)應(yīng)力度的提高， 綜合配筋指標(biāo) ξ 0 相應(yīng)提高， 在單調(diào)荷載作用下， 跨中純彎段處預(yù)應(yīng)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(biāo)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(yàn)梁的彎矩 — 跨中撓度曲線可以得到各個(gè)試驗(yàn)梁的位移延性系數(shù)。計(jì)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(yīng)變 分布 本次試驗(yàn)在試件設(shè)計(jì)時(shí)將純彎段混凝土上表面基本布滿了標(biāo)距為 100mm 的混凝土應(yīng)變片，故試驗(yàn)結(jié)果基本可以反映整個(gè)純彎段混凝土壓應(yīng)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(yīng)變發(fā)展及 沿長度方向的實(shí)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(yīng)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(yīng)變片標(biāo)距較大也有一定的關(guān)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(shí)，純彎段受壓區(qū)上表面的混凝土應(yīng)變分布呈現(xiàn)出很大的不均勻性，混凝土應(yīng)變分布圖上產(chǎn)生了 1~2 個(gè)“尖角”，混凝土壓應(yīng)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(dá)到極限承載力時(shí)，對于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁，純彎 段受壓區(qū)上表面混凝土極限壓應(yīng)變?yōu)?2505~3976??，平均值為 3095???。我國 《 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 》（ JGJ138–2020）中規(guī)定，受壓區(qū)混凝土的極限壓應(yīng)變?yōu)?3000???。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁的混凝土極限壓應(yīng)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(yīng)變分布圖 九．無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力 pu? 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力可表示為有 效預(yù)應(yīng)力 pe? 和試件達(dá)到極限承載力時(shí)的應(yīng)力增量 p??之和，即 pu pe p? ? ?? ?? 對于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁，試件達(dá)到極限承載力時(shí)的應(yīng)力增量 pu?? 采用 《 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 》 (JGJ 92— 2020)中的公式進(jìn)行計(jì)算： p0 0( 2 4 0 3 3 5 ) ( 0 .4 5 5 .5 )hl??? ? ? ? pe p y s0cpA f Af bh?? ?? 此時(shí)，極限應(yīng)力 pu? 尚應(yīng)符合下列條件： pe pu pyf???? 式中， 0? —— 綜合配筋指標(biāo) ； 0l —— 受彎構(gòu)件計(jì)算跨度 ； h —— 受彎構(gòu)件的截面高度 ； ph —— 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋合力點(diǎn)至截面受 壓邊緣的距離 。 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁達(dá)到極限承載力時(shí)應(yīng)力增量 p?? 的 實(shí)測值和計(jì)算值 均列于表 10 所示，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力 pu? 的實(shí)測值 tpu? 和理論值 cpu? 的比值為 。 對于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁 (USRCB)，綜合配筋指標(biāo) 0? 不僅與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋有關(guān)，還與受拉部分的型鋼有關(guān)。 即： p e p y s a a f0cpA f A f Af b h?? ??? 利用試驗(yàn)實(shí)測的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量 p?? ，通過線性回歸的方法，可以得到試件達(dá)到極限承載力時(shí)的應(yīng)力增量 p?? 與 USRCB 的綜合配筋指標(biāo) 0? 的關(guān)系： p048 3 56 2??? ? ? 圖 19 給出了試驗(yàn)梁達(dá)到極限承載力時(shí)實(shí)測的 p?? 和綜合配筋指標(biāo) 0? 的散點(diǎn)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(yù)應(yīng)力混凝土梁一樣，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁的應(yīng)力增量 p?? 隨著綜合配筋指標(biāo) 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(guān)系曲線圖 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力型鋼混凝 土梁 (USRCB)達(dá)到極限承載力時(shí)應(yīng)力增量的實(shí)測值 tpu?? 以及理論計(jì)算值 cpu?? 如下表 10 所示 : 表 10 試驗(yàn)梁的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋極限應(yīng)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(yàn)梁的正截面承載力 本次 試驗(yàn)梁極限彎矩的試驗(yàn)值和理論計(jì)算值如下表 11 所示： 表 11 正截面承載力計(jì)算 試件編號 tP (t) tuM (kNm) cx (mm) cuM (kNm) tcuu/MM USRCB1 USRCB2 USRCB3 USRCB4 USRCB5 UPRCB SRCB