一種損傷預應力混凝土受彎構件消壓彎矩試驗方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于橋梁結構工程技術領域，具體來說，設及到一種損傷預應力混凝±受 彎構件消壓彎矩試驗方法。
【背景技術】
[0002] 預應力混凝±橋梁常因施工質量及后期運營期間的超載等不確定性因素，造成橋 梁跨中截面附近的豎向裂縫較多。由于橋梁損傷程度的累積，結構將發生縱橋向內力重分 布現象，同時截面內的應力狀態也將發生改變。預應力混凝±橋梁的截面消壓彎矩是指在 截面現存有效預應力作用下，使該截面預壓區混凝±最外緣纖維現存有效預壓應力抵消為 零時所需施加的彎矩。開裂彎矩需要克服下緣混凝±的極限拉應變，而消壓彎矩則不需要 考慮極限拉應變。所W，消壓彎矩一般都比開裂彎矩小一些，其差別可反映混凝±極限拉應 變的大小，并可用來推算混凝±的抗拉強度。目前，還沒有合適的方法能夠通過試驗直接得 到消壓彎矩。周正茂等雖提出通過先加載將跨中截面下緣拉裂，然后卸載再重新加載的方 法推求消壓彎矩。由于該方法采用的是傳統的試驗彎矩一-受拉區纖維應力增量的方法， 一般只能對未開裂的新梁進行室內加載試驗，對已經開裂的受彎構件則無能為力。
【發明內容】
[0003] 為解決上述技術問題，本發明提供了一種適用于已經開裂的損傷預應力混凝±受 彎構件消壓彎矩試驗方法。
[0004] 本發明所述的一種損傷預應力混凝±受彎構件消壓彎矩試驗系統，所述系統包括 橋梁1、豎向荷載施加裝置2、表面應變計3和數據采集儀4,所述豎向荷載施加裝置2設置 在橋梁1的待檢測開裂截面上；所述表面應變計3安裝在橋梁1待檢測開裂截面受拉區的 一側，具體在鑿除鋼筋保護層混凝±后的外緣縱向鋼筋表面；所述數據采集儀4通過導線 連接在表面應變計3上。
[0005] 本發明所述的一種損傷預應力混凝±受彎構件消壓彎矩試驗系統，所述表面應變 計3為鋼筋表面應變計。
[0006] 本發明所述的一種損傷預應力混凝±受彎構件消壓彎矩試驗系統，所述豎向荷載 施加裝置2為活荷載。
[0007] 本發明所述的一種損傷預應力混凝±受彎構件消壓彎矩試驗系統，所述豎向荷載 施加裝置2為千斤頂。
[0008] 本發明所述的損傷預應力混凝±受彎構件消壓彎矩試驗系統的實施方法，所述實 施方法具體步驟為；1)根據梁橋1的受力特點，選擇需要檢測截面或開裂截面，在待檢測 開裂截面受拉區一側鑿除受拉區縱向鋼筋保護層混凝±，并將表面應變計3沿主梁軸線方 向粘貼在截面受拉區縱向鋼筋上；2)根據梁橋1的受力特點，通過豎向荷載施加裝置2給 待檢測開裂截面分級施加一豎向荷載，加載過程中始終使該截面最先消壓，用數據采集儀 4測試加載前后各測點在各級荷載作用下的應變增量值；3)根據加載過程中各級荷載作用 下所施加的試驗彎矩-該級對應荷載作用下受拉區鋼筋應力變化速率的關系，即M-V1，其 中Vi= (0 繪制該截面試驗彎矩增量-截面受拉區鋼筋應力變化速率 曲線；4)開裂截面達到消壓彎矩前一直處于開裂后的線彈性狀態，當截面達到消壓彎矩后 裂縫重新發展，截面剛度開始下降，此時截面的應變變化不再保持消壓前的線性關系，即截 面試驗彎矩增量-截面受拉區鋼筋應力變化速率曲線出現拐點或突變點，根據第3)步的曲 線特點，尋找該曲線的突變點，由于該截面已經開裂，混凝±不能承受拉應力，因此該級荷 載下所對應的截面內力Mu+AM(M。為截面加載前的初始彎矩）即為該截面的消壓彎矩；
[000引參數說明：
[0010] M一一待檢測開裂截面的測試彎矩，單位；KN?m;
[0011] M〇一一待檢測開裂截面加載前初始彎矩，單位；KN?m;
[0012] M,一一待檢測開裂截面第i級荷載作用下的測試彎矩，單位；KN?m ;
[0013] Mh-一待檢測開裂截面第i-1級荷載作用下的測試彎矩，單位；KN?m ;
[0014] AM一一待檢測開裂截面從開始加載到測試階段的彎矩增量，單位；KN?m ;
[0015]Vi--待檢測開裂截面第i級荷載作用下受拉區鋼筋的應力變化速率；
[0016] 0,一一待檢測開裂截面第i級荷載作用下受拉區鋼筋的應力，單位；MPa;
[0017] 0 H-一待檢測開裂截面第i-1級荷載作用下受拉區鋼筋的應力，單位；MPa;
[001引 i為級數，取值為自然數。
[0019]本發明所述的損傷預應力混凝±受彎構件消壓彎矩試驗方法能夠提高試驗參數 對結構各受力階段力學性能變化的敏感性。在未開裂受彎構件開裂彎矩試驗方面，該方法 的測試結果與傳統的試驗彎矩一-應變增量方法完全一致，能準確檢測未開裂構件的開裂 彎矩；在已開裂截面的消壓彎矩試驗方面，采用傳統的試驗彎矩一-應變方法時，其試驗彎 矩一-測試應力，即M- 0i曲線的斜率雖有變化，但突變點并不明顯。采用本文所述方法能 夠有效反映開裂截面受拉區鋼筋應力狀態的突變現象，有效測定開裂截面的消壓彎矩及有 效預加力的變化情況，彌補傳統試驗方法的不足。與國內外現有試驗分析方法相比，該方法 具有力學概念清晰、邏輯嚴密、測試方便等優點，可適用于新、舊或損傷的預應力混凝±梁 橋截面消壓彎矩檢測評定。
【附圖說明】
[0020] 圖1 ;損傷預應力混凝±受彎構件消壓彎矩試驗系統示意圖；圖2 ;開裂截彎 矩-應力變化速率曲線圖；圖3 ;循環10次開裂加載后彎矩-應力變化速率曲線圖；1-橋 梁、2-豎向荷載施加裝置、3-表面應變計、4-數據采集儀。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合具體的實施例對本發明所述的損傷預應力混凝±受彎構件消壓彎矩試 驗方法做進一步說明，但是本發明的保護范圍并不限于此。
[0022] 實施例1
[0023] 一種損傷預應力混凝±受彎構件消壓彎矩試驗系統，所述系統包括橋梁1、豎向荷 載施加裝置2、表面應變計3和數據采集儀4,所述豎向荷載施加裝置2設置在橋梁1的待 檢測開裂截面上；所述表面應變計3安裝在橋梁1待檢測開裂截面受拉區的一側，具體在鑿 除鋼筋保護層混凝±后的外緣縱向鋼筋表面；所述數據采集儀4通過導線連接在表面應變 計3上；所述表面應變計3為鋼筋表面應變計；所述豎向荷載施加裝置2為活荷載；所述豎 向荷載施加裝置2為千斤頂。
[0024] 本發明所述的損傷預應力混凝±受彎構件消壓彎矩試