[發明專利]一種研究應力梯度對混凝土梁徐變性能影響的試驗方法

有效

• 申請號: 201410247964.6
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104034609A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 喬勇進;陸鳳英
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: G01N3/28
• 分類號: G01N3/28
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于土木工程技術領域，涉及一種研究應力梯度對混凝土梁徐變性能影響的試驗方法。

背景技術

混凝土在不變荷載長期作用下，其變形隨時間延長而持續增長的現象稱為混凝土的徐變?；炷列熳儗蛄洪L期性能的影響是嚴重的。近十年來，我國交通事業快速發展，車輛運行速度不斷提升，高寒或凍土地區高速公路與鐵路的通車里程持續增加。高速運行的車輛要求橋面或軌道具有較精確的平順性，復雜的使用環境亦要求橋梁結構具有良好的耐久性。因此，合理預控混凝土徐變引起的橋梁結構的長期變形，防治與橋梁長期撓度過大而“并發”的梁體開裂，已成為橋梁工程中亟待解決的問題。

以大跨度橋梁為例，混凝土徐變對其性能的影響是嚴重的。歐洲CEB委員會調查了27座混凝土橋梁的變形數據，表明有些橋梁在建造完成后8～10年內變形仍有明顯增長且數值較大。美國的Parrotts渡橋在使用12年后，主跨跨中下撓約635mm，大大超過預期。西太平洋帕勞共和國Koror-Babeldaob橋，建成后由于混凝土徐變使其跨中向下撓曲多達1.2m，后加鋪橋面板又進一步加劇了徐變，加固修補3個月后橋梁倒塌。國內的三門峽黃河公路大橋、廣東虎門大橋輔航道橋、黃石長江大橋等，在運營期間都出現了跨中撓度增加過大的問題，且在持續下撓過程中伴隨出現大量斜裂縫及垂直裂縫，導致橋梁結構不得不加固處理。對新建設計時速300-350km客運專線的預應力混凝土橋梁，軌道鋪設后，無砟橋面梁的徐變上拱值不應大于10mm；如若橋梁后期徐變變形超出無砟軌道扣件的調節范圍，將對橋上線路平順性造成嚴重危害，甚至可導致軌道扣件破壞失效，對行車安全造成巨大隱患。

應力狀態對混凝土徐變性能的影響是顯著的，科研工作者對橋梁長期撓度超過設計預期的原因及其影響進行了調查分析，主要結論可歸納為如下：

①對混凝土徐變規律認識不足，混凝土徐變計算模型不合適，施工期間橋面短齡期混凝土在循環荷載作用下，單軸徐變規律的適用性存疑。

②未充分考慮預應力筋多向布束等因素使結構應力復雜化對混凝土徐變性能的影響，且預應力筋張拉不足，預應力松弛損失和收縮徐變損失估計值偏小。

③橋梁長期變形設計計算方法有缺陷，對長期剪切應力引起的徐變撓度考慮不足。

④橋梁長期撓度過大引起的混凝土開裂導致梁體剛度退化，引發了預應力損失與混凝土徐變的耦合效應。

上述工程實踐及分析表明，混凝土徐變降低了橋梁結構的長期性能，而對不同應力狀態下混凝土徐變性能的差異性考慮不足是影響橋梁結構徐變效應預測精度的重要因素之一。

現有混凝土徐變試驗多以單向軸壓應力作用下的徐變試驗為主，而對復合應力作用的混凝土橋梁結構徐變效應分析時直接套用單向軸壓條件下混凝土的徐變模式是不合理的。近年來，許多專家開始探索不同應力狀態下混凝土的徐變性能。

與本發明最相似的研究是對混凝土梁進行長期堆載試驗，獲取混凝土梁的長期變形性能。但是，這種方案對構件施加彎矩時均伴隨有剪力出現，且剪力對混凝土梁長期撓度影響不易計算，進而難以獲取應力梯度對混凝土徐變性能的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應力梯度對混凝土梁徐變性能影響的試驗方法，解決了目前應力梯度對混凝土梁徐變試驗方法復雜，成本高的問題。

本發明采用的技術方案是按照以下步驟進行：

步驟1：制作試驗用構件，首先制作混凝土梁類構件，包括單向軸壓構件和彎壓構件，單向軸壓構件預留的預應力筋位置設中心點處，彎壓構件鋼束位置與構件中心有一偏心距e1，采用與鋼束直徑大一個規格的塑料波紋管預留預應力筋的孔道，將預應力筋穿過孔道，并在構件梁一側截面上埋設千分尺應變測點，測點采用不銹鋼制作，埋入深度為10mm；

步驟2：將單向軸壓構件和彎壓構件分別吊裝至試驗場地上，其中，單向軸壓構件放置在光滑的地面上，彎壓構件兩端分別用同一高度的三角鋼和滾軸支撐，在兩種構件兩端伸出的預應力筋上分別安裝錨定鋼板、并在其中一端的錨定鋼板與構件之間安裝壓力傳感器；

步驟3：在彎壓構件上安裝千分表，讀取千分表初始值，并用手持千分尺量取單向軸壓構件和彎壓構件的應變測點的間距，獲得千分表和應變測點間距的初始值；

步驟4：將預應力筋一端錨固，另一端采用預應力張拉設備張拉預應力筋，并通過壓力傳感器讀取拉力值，當拉力值達到實驗要求時，停止張拉，并實施錨固，及時量測千分表，并及時量測手持千分尺應變測點間距；