马新腾 赵启睿 玄甲强 郭墨晗 贾艳敏*

(东北林业大学土木工程学院,黑龙江 哈尔滨 150040)

在实际工程中,中小跨径桥梁占有很大的比重,而现在常用于这类桥梁的小箱梁结构,由于铰缝处施工质量无法保证,容易在使用阶段发生断裂和破坏。

预应力混凝土矮肋T梁为中小跨径桥梁设计提供了新的选择,它具有更小的结构高度,更好的耐久性且造型轻盈美观。为了掌握连续预应力混凝土矮肋T梁在荷载下的受力和工作特性,本文建立20 m两跨连续预应力混凝土矮肋T梁计算模型,模拟矮肋T受荷下力学响应,并对5∶2缩尺后的模型梁进行破坏试验,通过对比模拟数值和试验数据,分析矮肋T梁的破坏规律和极限承载能力,为相关梁桥承载能力的评定和规范的修订提供参考。

1 矮肋T梁极限承载力试验

根据关键截面等应力原则,将20 m连续预应力混凝土矮肋T梁缩尺成8.2 m的模型梁,缩尺后的模型梁的构造图和配筋图如图1所示。设计模型梁高0.543 m,翼板宽0.845 m,混凝土强度等级为C40,预应力筋为N1和N2两根9φ15.2 mm钢绞线,强度设计值fpy=1 860 N/mm2,非预应力筋采用HRB400。

试验模型梁采用橡胶支座,在每一跨试验梁跨中放置方钢做分配梁,分配梁上放置有压力传感器,采用两台150 t液压千斤顶同时加载,模型梁开裂前每20 kN一个加载等级,模型梁开裂后每40 kN一个加载等级,试验装置如图2所示。在每一个荷载等级到位并且稳定后测定挠度的数值并观察裂缝。在每一跨的L/4,L/2,3L/4处布置测点,利用百分表测量加载时的挠度(应变计的布置)。

2 分析

2.1 跨中弯矩—挠度曲线分析

将两跨连续梁沿梁长的挠度连成折线,如图3所示。图像关于中间支座近乎对称,说明两跨连续梁模型均匀性良好,且构件的各部分工作正常,同时也可见两点同时加载近乎同步,没有偏载情况发生。由图3可以看出,在荷载达到160 kN之前,逐级加载时挠度增加较小且均匀,当荷载达到开裂荷载160 kN后,逐级加载时各测点挠度增加迅速,直到构件破坏。

为分析试验连续梁使用阶段全过程的工作特性,取连续梁第一跨的跨中截面,得出该截面的弯矩—挠度曲线,如图4所示。由图4可以看出,在预应力混凝土梁自重恒载和有效预应力作用下,产生0.2 mm的上拱值。在初始加载阶段,试验梁跨中截面挠度变化近似直线说明此时预应力混凝土梁处于弹性工作阶段。当加载至160 kN时,试验构件出现第一条裂缝,梁的第一跨荷载—挠度曲线发生转折,折线斜率开始减小。此后随着外荷载增加至240 kN,折线斜率趋于和缓,表明跨中挠度随弯矩变化越来越快。