预应力混凝土连续梁抗弯极限承载力研究

土连续梁　载力研究　近１０年来．在桥梁工程分析领域，　预应力混凝土连续梁抗弯极限承载力的　研究日益受到重视。极限承载力的研究　手段不＃Ｆ－Ｙ－两种：模型试验和基于计算　机的非线性有限元分析。结构模型试验　永远是直接　准确获得结构性能的惟一　重要方法．同时也是对结构理论分析进　行验证的有力工具。　随着非线性分析的弹性增量型和弹　塑性增量理论的发展．非线性有限元分　析有了更完善的理论依据。同时，计算　机技术突飞猛进的发展，无疑对非线性　有限元的应用起了决定性的推动作用　如今．即使在一台个人电脑上，也可以　作复杂的非线性全过程分析，这预示着　连续梁极限承载力分析不再是一个难题．　其前景将会十分广阔，本文即对其研究　进展和应用前景做一简要评述。　试验研究　国外有关混凝土连续梁的试验研究　开始于上个世纪５０年代，１　９５３年的法　国＜工程＞杂志就详细发表过Ｐｒｅｍｐａｉｎ　￣ＥＩＤｕｍｉｎｙ两位工程师主持的４根连续梁　试验的详细情况。英国水泥与混凝土协　会的Ｐ　Ｂ．Ｍｏｒｉｃｅ与Ｅ．Ｌｅｗｉｓ．在上个世　纪５０年代做了２８根矩形截面的两跨预　应力连续梁。１　９６２年Ｍａ…ｃ提交了２１片　两跨连续梁的试验结果。２１片梁中有４　片Ｔ形截面梁．１　７片矩形截面梁．他通　过这些梁研究的主要参数有：普通钢筋　的配筋率、预应力筋的位置、加载位置　即不同剪跨比等。试验结束后他给出结　论说．在假定第一个和第二个塑性铰应　变的情况下，梁的最大承载力是可以预　测到的。１　９７２年英国工程师Ｐｒｉｅｓｔｌｅｙ和　Ｐａｒｋ做了７片两跨连续梁试验．并首次　与计算机非线性分析结果进行比较，取　得了令人满意的效果．计算结果与试验　结果的最大误差为１　３％．不过，他们并　没有提供不使用计算机来计算连续梁弯　矩重分布的实用；ｈ－法。　国内在２０世纪８０年代中期和９０年　代做了很多预应力连续梁的试验，重庆　建工学院屈文俊、石家庄铁道学院的王　海良和刘宪福、重庆建筑大学简斌．西　南交通大学土木工程学院周益云等分别　进行了不同参数的预应力混凝土连续梁　试验．在该类型梁的内力重分布方面做　出了有价值的成果。　全过程分析方法　随着电子计算机技术的不断发展．　Ａ　Ｃ　Ｓｃｏｒｄｅｌｉｓ和Ｄ　Ｎｇｏ在１　９６７年率　先将有限元法引人混凝土结构的分析，　这极大地推动了对钢筋混凝土结构包括　预应力混凝土结构的全过程分析研究，　从而为人们研究混凝土结构性能开辟了　条新途径。　非线性有限元分析主要包括材料非　线性和几何非线性两类．预应力混凝土　连续梁主要指的是前者。非线性有限元　的理论研究．主要集中在算法研究和计　算模型的精细化即各种数学模型的建立　和改进上。　计算力学中的算法有自适应有限元　法、解析法与数值法的结合、结构优化　法和并行计算法等。　维普资讯 http://www.cqvip.com

各种数学模型主要包括材料本构关　ＡＳ３６００—８８规范则规定，当其他荷载弯矩发生重分布时，由　系模型、混凝土裂缝模型、钢筋模型以　预应力引起的次弯矩也完成相应的弯矩重分布，即对叠加之后　及钢筋与混凝土之间的粘结滑移有限元　模型。在混凝土材料本构关系模型中有　的次弯矩和荷载弯矩进行调幅。　国内研究中，原哈尔滨建筑大学卫纪德教授认为，超静定　非线性弹性模型、弹塑性模型．内时模　预应力混凝土结构若按塑性方法设计时，只需对荷载弯矩进行　型、土断裂力学模型、流变学模型、损　伤力学模型等。混凝土裂缝模型主要有　离散裂缝模型．分布裂缝模型和断裂力　学模型等。钢筋的有限元模型主要有分　离式钢筋模型．埋藏式钢筋模型．分布　式钢筋模型。考虑钢筋与混凝土之间的　粘结滑移，其有限元模型有固结单元模　型、弹簧联结单元模型和滑移单元模型　等３种。而预应力钢筋模型　一种是采　用ｔ－ｌ：￣－元来模拟，并通过预应力钢筋的　降温收缩来实现预加应力，另一种是采　用等代荷载来代替预应力筋作用于结构。　目前　预应力混凝土桥梁全过程计　算机分析，已成为桥梁性能研究．设计　计算的有效工具，同时也是规范简化计　算方法形成的基础。　简化计算方法　预应力混凝土连续梁极限状态的内　力重分布问题，国内外进行了大量的研　究工作，得出了许多简化计算方法。　美国的ＡＣＩ３１８—９５规范明确规定，　用于计算预应力超静定结构承载力的弯　矩设计值，应为预应力作用产生的次弯　矩和荷载作用产生弯矩之和，并对叠加　责任绾辑：尚正强美＊鬟一辑：李文华　之后的弯矩进行微调，调幅系数考虑了　混凝土相对受压区高度系数毛的影响。　英国ＢＳ５４００－－８４规范在验算极限　承载能力时，只给出了连续梁控制截面　处塑性铰转动能力的极限值。对结构进　行近似的非线性分析，直接验算强度，　即对于预应力混凝土连续梁的承载能力　极限状态，可按弹性分析得出的外荷载　弯矩进行重分布，不过，这种分析必须　满足一定的技术指标才行。　澳大利亚的ＮＡＡＳＲＡ一８８和　调幅，即认为次弯矩在整个工作阶段没有变化，调幅大小取决　于混凝土相对受压区高度系数芎。　原重庆建筑大学教授简斌在试验研究的基础上，认为弹性　阶段次弯矩一直存在，塑性阶段完全消失，弹塑性阶段次弯矩　随结构的整体刚度的变化而逐渐减小。调幅公式随受压区高度　系数芎的不同而不同。芎较小时，完全不考虑次弯矩，只对荷　载弯矩进行调幅；薯较大时，次弯矩全部考虑并不进行调幅；　芎在两者之间时取两者的线性插值。东南大学的薛伟辰利用单　位次弯矩法，对如何有效利用预应力超静定结构中的次弯矩进　行了详细的研究。基于大量试验研究和工程实践，笔者建议为　安全起见，次弯矩对截面承载力的有利作用应限制在截面设计　弯矩的２０％以内。　国内外虽然对预应力混凝土连续梁的极限值有许多研究，　不过，在该研究领域，仍有下列问题期待科技工作者们做进一　步的深入研究。　（１）混凝土的本构关系需进一步完善。目前各国试验研究　中，复杂应力状态下的实验数据还不够充分，加上试验方法不　同，混凝土材料性质在很大幅度内波动，由此导致了不同的本　构关系模型对同一结构的计算结果差异较大。　（２）混凝土温度应力的非线性分析。　（３）所有的试验和全过程分析都是一种针对已成型结构的　分析方法，即方法本身不能考虑不同成型过程的影响，只能形　成一次成型结构的内力。今后的全过程分析要考虑施工方法的　不同，结合时间效应的收缩．徐变作用，做到真正的全过程分　析。　（４）现有规范和设计建议中还普遍存在不足点，这些不足　点均未考虑预应力和张拉控制应力的大小对预应力连续梁弯矩　的影响。根据重庆建筑大学学者通过模拟梁的计算分析可知，　它们对预应力连续梁的极限弯矩计算是有影响的，尤其在乏较　大时。　（５）国内虽然有好多单位进行了预应力混凝土连续梁的非　线性性能研究，给出了很多建议公式，但现在还没有规范对预　应力混凝土超静定结构的内力重分布做出规定，我们还需要通　过大量试验和全过程非线性分析，得到一种适合于我国实际情　况的计算方法和公式．从而为设计和施工提供一个可以遵循的　统一依据。　２００７．０４　Ｉ＠ｈｉ￣ａ　Ｈｉ粤Ｉｈ啪ｙ　０８５　—●■—■—●■—■ｌ羹