钢筋混凝土斜板桥极限承载力试验-2001.10

第 !"卷 第 #期 !$$"年 "$月 西 安 公 路 交 通 大 学 学 报 %&’()*+&,-./*)0.123*45).67(8.94 :&+;!" <&;# =>9?!$$" 收稿日期@!$$"A$BA!$ 作者简介@魏 炜C"DEFAGH男H陕西长武人H长安大学讲师 文章编号@"$$IA#""!C!$$"G$#A$$#EA$# 钢筋混凝土斜板桥极限承载力试验 魏 炜H李满囤 C长安大学 公路学院H陕西 西安 I"$$E#G 摘 要@通过对整体式钢筋混凝土简支斜交板桥的模型试验和计算机模拟 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 H对其在集中荷载下 的破坏形态和极限承载能力作了探讨J分析表明H整体式简支斜板的跨中边缘和钝角附近常处于受 力不利状态H破坏也从此开始K计入钢筋混凝土材料的弹塑性性质后H斜板桥的极限承载力明显高 于线弹性分析结果J 关键词@斜板桥K非线性K极限承载力 中图分类号@5##";! 文献标识码@L MNOPQROSTOUSVWOXYSZO[\]SPV\[U^S_‘[V^USOSTaSbTNRcdUP_WS efgehiHjgklmAnom Cp>2&&+&,0.123*4Hq2*)1/*)5).67(8.94H-./*)I"$$E#Hq2.)*G rcZOUR^O@L>>&(s.)19&927t&s7+978989’s4*)s8.t’+*9.)1*)*+48.8u4>&tv’97(H927(78v&)87&, 927w?q?.)971(*+8x737s8+*uu(.s178’)s7(927>&)>7)9(*97s+&*s8’v9&,*.+’(7*(7v(787)97s? L)*+48.8.)s.>*97892*9927>(*>x8&,9278.tv+48’vv&(97s8x737s8+*uu(.s17*(7*+3*48&v7(*97s *9927t.s8v*))7*(9277s17H927*(7**9927t.s8v*))7*(9277s17*)s927&u9’87*)1+7(71.&).8 8767(7.)u7)s.)1t&t7)9*)s9&(8.&)*+t&t7)9H927,*.+’(7&,9278+*uu71.)8*992787(71.&)8? y27’+9.t*9789(7)192&,9278x737sw?q?8+*uu(.s17>&)8.s7(.)1927t*97(.*+)&)+.)7*(.9.78.8 2.127(92*)&)792*9>*+>’+*97su4+.)7*(*)*+48.8? zS{b[U_Z@8x737s8+*uu(.s17K)&)+.)7*(.94K’+9.t*9789(7)192 高等级公路中的中|小跨径桥梁常需符合路线 的要求H弯|斜|坡桥已成为桥梁中的基本形式J对斜 板桥H国内外进行过较多研究H提出了数值计算法H 但这些成果基本上是以线弹性理论为基础H而实际 工程中斜板桥绝大多数采用钢筋混凝土或预应力混 凝土材料H由于混凝土材料本身的非线性特性H按线 弹性理论来分析其极限承载力显然会带来偏差J为 了探讨整体式钢筋混凝土简支斜板桥在集中荷载下 的最终破坏形态及其极限承载力H制作了钢筋混凝 土斜交板模型H进行了破坏试验K同时编制了计入材 料非线性的专用分析程序进行了分析J } 试验模型 钢筋混凝土实心斜交板试验模型如图 "所示H 图 " 试验模型 斜交角为 #B~H斜边长均为 "!$>tH板厚 "$>tJ沿每 侧支承线设置了 I个钢滚珠作为点支承H试验模型 采用现浇成型J在板底配有垂直于支承边方向的受 拉钢筋C直径为 "!tt的热轧"级钢筋GH其间距为 "B>tK并在平行于支承边方向上H板顶部与底部均 配有 #E分布钢筋H间距为 "$>tK配筋率是依据斜 板线弹性内力分析结果而按承载能力极限状态 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的J为保证斜板内材料的相对均匀性H采用小石子混 万方数据 凝土!经试件测定其物理力学性能为"立方体抗压强 度为 #$%&’!弹性模量为 #($)*+,%&’!泊松比为 +(*-. 加载位置主要选在 */,跨 *0位置1*/$跨 $0和 #0位置!$0载位为板中心!*0和 #0载位距自由边斜 距均为 #+23.图 $中示出了各载位. 图 $ 测点设置与加载位置 4 试验结果分析 对上述试验模型!进行了各个测点的加载测试! 测试了各截面的应变和变形!最后在最不利加载点 加载直至破坏!观察裂缝的形成和发展以及破坏形 态.钢筋应变和混凝土应变测试采用 56+-数据采 集仪7测点布置如图 $所示89挠度测试采用机电百 分表测量9用肉眼观察裂缝的形成和发展!使用刻度 放大镜量测裂缝宽度.加载设备是反力架!用千斤顶 施加集中力!通过压力传感器测试和控制力的大小. 同时!采用考虑横向剪切变形影响的 -节点退化等 参厚板元按分层法编制了电算程序!程序中计及混 凝土的拉伸开裂1开裂后的骨料咬合和钢筋的屈服. 计算结果与实测值对比! 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 程序是可行的!可以作 为分析的依据.此处只列出一些主要的试验结果与 分析. 4(: 中心加载试验分析 中心7$0载位8加载时!底层钢筋 ;方向应变与 顶面混凝土 ;方向应变列在表 *和表 $中!从中可 以看出!中心区域内钢筋和混凝土应变均较高!即中 心区域内力较大.另外!在靠近钝角处7*<1$<1#<1,< 测点8!;方向的底层钢筋和顶面混凝土应变也有 较中心峰值略小的值!说明这一区域的弯矩1扭矩也 具有相当的数量!应引起设计者注意.通过测试还发 现!平行于支承方向的跨中混凝土顶面应变较其垂 直方向的应变小得多. 4(4 :/=跨偏载试验分析 在 */,跨距边缘 #+23处7*0载位8加载时!跨 中 ;方向底层钢筋测试应变列于表 #中9此载位临 近钝角附近!对于钝角的影响应较大!故在 *<1$<1 #<1,<等 ,个位置分别测试了底层钢筋应变和顶面 ;方向及 >方向的混凝土应变!结果列于表 ,和表 ?中.从表 ?中可以看出!;方向和>方向的应变均 较大!说明此时该区域处于弯扭矩相当的复合受力 状态!结构配筋设计时必须考虑此不利受力状态. 表 * 跨中底层钢筋微应变 荷载/@A 测点 * $ # , ? B 5 - C *+ ** ?(*C, B - *+ *$ *? $, *B ** C - 5 5(*?, 5 C *# *5 $+ #+ $# *B *$ C C C(5+$ C *$ *5 $$ $5 ,* $- $+ *B ** ** 注"拉应变为正!压应变为负. 表 $ 跨中顶面混凝土微应变 荷载/@A 测点 * $ # , ? 5 - C *+ ** ?(*C, D?D5D*$D*?D$+D$+D*,D*? D5 D5 5(*?, D-D**D*5D$*D$5D$CD$+D*5D**D*+ C(5+$ D**D*?D$#D$-D#5D#-D$BD#*D*BD*? 表 # *0载位时跨中底层钢筋微应变 载荷/@A 测点 * $ # , ? B 5 ** ,(-+$ D, , # ? B - ? # *+(*C$ DB - ** *$ *, *B ** B 注"-E*+测点因测试过程中受损!故无测值. 表 , *0载位时钝角底层钢筋微应变 载荷/@A 测点 *< $< #< ,< ,(-+$ *, *# *# , *+(*C$ $5 #$ $5 C 表 ? *0载位时钝角顶面混凝土微应变 载荷/@A 测点 ;方向 >方向 *< $< #< ,< *< $< #< ,< ,(-+$ D$+ D*C D$* D$* D*+ D** D*+ D*+ *+(*C$ D,+ D#, D,+ D,, D*? D*5 D$, D$, 4(F 跨中偏载试验分析 在跨中距边缘 #+23处7#0载位8加载时!跨中 ;方向底层钢筋和顶面混凝土测试应变分别列于 表 B和表 5中.在加载点附近的测试应变远大于跨 中另一端相应位置处的应变!也远大于其他载位加 5,第 ,期 魏 炜!等"钢筋混凝土斜板桥极限承载力试验 万方数据 载时该处的所测应变!故该载位是一最不利载位!此 时的内力计算应是设计者关注的重点"另外!跨中# 方向顶面混凝土应变较 $方向远小"此加载点相邻 的钝角处!其底层钢筋和顶面混凝土应变也都具有 与跨中自由边附近底层钢筋和顶面混凝土应变各自 同等大小的量值%表 &和表 ’(!说明此处有较大的 应力集中!在结构设计时!应相应地设置一定数量的 局部钢筋网" 图 ) 板顶*底面开裂状况 表 + 底层钢筋测试微应变 荷载,-. 测点 / 0 ) 1 2 + 3 // 24/’1 1 + 3 ’ ’ /5 /0 /3 ’425+ 2 ’ // /2 /& 0/ 01 )+ 表 3 顶面混凝土测试微应变 荷载,-. 测点 / 0 ) 1 2 3 & ’ // 24/’1 61 62 6& 6& 6/56/16/16)56/3 ’425+ 6’ 6//6/36/&6006)06)/6+16)2 表 & 钝角底层钢筋微应变 载荷,-. 测点 /7 07 )7 17 24/’1 ’ /1 /0 ’ ’425+ /’ 01 0& /1 表 ’ 钝角顶面混凝土微应变 载荷,-. 测点 $方向 #方向 /7 07 )7 17 /7 07 )7 17 24/’1 603 6/3 6/1 6/+ 6/ 0 3 ’ ’425+ 622 6)+ 6)0 6)) 60 ) /0 /3 849 斜板开裂与破坏 为了观察钢筋混凝土斜板从开裂到破坏的全过 程!在最不利的):载位加载直至斜板最终破坏"以2 -.为一级进行分级加载!并随时观察裂缝的产生 和发展!用刻度放大镜量测裂缝宽度!同时测量应变 及挠度" 图 )%;(为当荷载加至 05-.时!与加载点相 邻的自由边中部 %距钝角略近(板底部首先出现的 两条初裂缝!其宽度为 5452<<"之后随着荷载的 不断增大!此处的裂缝发展却很缓慢!其他位置也 未发现肉眼可见的裂缝!载荷与挠度曲线的非线性 程度并不十分明显"加载至 25-.时!初裂缝中的 一条迅速向板中部延伸!同时!板顶面钝角附近 %与加载点相邻(产生了两条基本上与钝角对角线相 平行的裂缝!而且一经形成就迅速延伸至另一钝角 处=荷载与挠度曲线发生较明显的转折!表明受拉 钢筋已开始屈服!其对裂缝的约束作用基本丧失!板 的刚度下降很大"再继续加载!板底的几条裂缝均 有不同程度的延伸!延伸方向基本上与钝角对角线 相平行"当加载至 +1-.时!自由边上的裂缝已延 伸至板顶!形成通缝!板的挠度也成数十倍地增长! 宣告结构破坏"破坏时的板底和板顶开裂状态如图 )%>(和图 )%?(所示"图 1为跨中底层钢筋测试 应变与外载的关系图!可以看出板内存在着非常明 显的内力重分布!这一点从图 2%顶面混凝土 $方 向应变(中也能反映出来!在线性阶段测点 3的应 变只有测点 ’的一半左右!而进入塑性阶段后测点 3的应变达到测点 ’的 &5@左右"图 +为测点 //的 测试挠度和有限元计算挠度!挠度与荷载曲线符合 三段直线!规律性较强" A 结 语 从以上分析可以得到以下几点基本认识B %/(整体式简支斜板桥虽仍以纵向受弯为主!但 弯扭的耦合作用不能忽视"特别是斜板的钝角附近 和自由边附近" %0(整体式斜板桥的两侧%自由边(受力明显比 中心区域不利!因此宜特别加强其两侧!如加大两侧 截面高度!增加抗弯扭钢筋%像图 /中两侧设封闭型 箍筋(!使全桥基本达到等强度状态!充分合理地发 挥各部分材料的能力" %)(整体式斜板的钝角区域承受相当数量的负 &1 西 安 公 路 交 通 大 学 学 报 055/年 万方数据 图 ! 跨中各测点底层钢筋应变 图 " 跨中各测点顶面混凝土应变 图 # 荷载与挠度的关系 弯矩和扭矩的共同作用$在外载较大时出现板顶面 混凝土开裂%裂缝方向约为钝角平分线方向&$此裂 缝一经形成就延伸至另一钝角处’故需在此区域设 置抗裂钢筋’ %!&整体式斜交板桥受力最不利位置是两侧%自 由边&跨中$该处在外载不大时就出现板底混凝土开 裂$随外载的增加$裂缝延伸较慢(进入破坏阶段后$ 此裂缝迅速延伸至支承边中部$裂缝延伸方向大致 与钝角平分线平行$而不是像正板桥向板的中心延 伸(故中部纵向受拉钢筋不应像正板桥一样在趋向 支承边时切断或弯起$而应连续不断地延伸至支承 边处’ %"&按线弹性理论计算斜板中的内力$然后设计 配筋数量$这样是偏于安全的’本文中的模型按线弹 性理论分析能承受的集中力只有 )*+,$而试验测 试值达 "!+,’故应按弹塑性理论计算内力和设计$ 这样才更合理而经济’ 参考文献- ./0 123,4 56789:;<=<;> 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 以及国内外重大学术活动 工^程建设 及科技动态信息等’[中国公路学报\网络版__中国公路网延伸了[中国公路学报\的信息传播功能$为读 者提供全方位的公路交通信息服务’中国公路网的网址为-I;;U-‘‘GGG6IH=I