專利名稱：延性預應力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預應力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)，該技術(shù)主要利用高性能混凝土與高延伸率鋼絞性的結(jié)合，獲得受彎撓度度系數(shù)在3.0以上的預應力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，使預應力混凝土結(jié)構(gòu)延性好于普通混凝土結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及該預應力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作方法。
背景技術(shù)：
隨著混凝土材料科學研究的深入發(fā)展，采用常規(guī)的水泥和砂土作原料，使用常規(guī)的制作工藝，主要依靠外加高效減水劑或同時外加一定數(shù)量的活性礦物材料，使拌和物具有良好的工作度，并在硬化后具有高性能的水泥混凝土，在我國已逐漸發(fā)展成為比較成熟的技術(shù)。近年來在城市高層建筑中得到了推廣應用。
高性能混凝土的重要特點是耐久、強度高、剛度大，能適應現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向大跨、重載、高聳發(fā)展和承受惡劣環(huán)境條件的需要。高性能混凝土可以做到具有坍落度大和早強性能，便于澆筑和加快模板周轉(zhuǎn)速度。
高性能混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中應用，可以取得很多收益。盡管提高混凝土強度并不能明顯增加鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的抗彎能力，但它能降低受彎構(gòu)件截面的受壓混凝土高度，提高構(gòu)件的延性，允許有較高的配筋率，進而通過提高配筋率來增加構(gòu)件的抗彎能力；高強混凝土還由于變形小，使構(gòu)件的剛度得以提高，進而可以降低構(gòu)件的截面高度。至于預應混凝土構(gòu)件，則能從高性能混凝土獲得三重好處，可以施加更大的預應力，可以更早的施加預應力，因徐變小而預應力損失較低，配置適量受壓鋼筋的高強混凝土與高效預應力高強混凝土，可兼顧兩種材料優(yōu)點，取得更佳結(jié)構(gòu)效果。
高性能混凝土的不足之處首先是對各種原材料有嚴格的要求，高性能混凝土的質(zhì)量特別容易受到生產(chǎn)、運輸、澆筑和養(yǎng)護過程中環(huán)境因素的影響。在材料的性能上，高強混凝土的缺點是延性比普通強度混凝土差，素混凝土的延性隨著強度增加而降低。但是材料的延性和構(gòu)件的延性并不是等同的，構(gòu)件延性可以通過適當?shù)呐浣畲胧┖透纳祁A應力鋼材的性能得到提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在上述現(xiàn)有預應力混凝土結(jié)構(gòu)的基礎上提供一種可提高結(jié)構(gòu)延性的預應力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，為此本發(fā)明還提供一種制作該預應力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種新型預應力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)，包括混凝土和預應力筋，所使用的混凝土抗壓強度大于60MPa，所使用的預應筋為預應鋼絞線，其強度≥1860MPa，松弛率≤2.5％，延伸率≥5％，符合上述工藝參數(shù)的預應力混凝土結(jié)構(gòu)的彎曲繞度延性比大于3.0。
新型預應力混凝土結(jié)構(gòu)的方法，其制作步驟如下(1)鋪設模板(2)設置鋼筋骨架后張法和先張法混凝土(3)澆筑強度大于60mpa的混凝土(4)將強度大于1860MPa，松馳率≤2.5％，延伸率≥5％的高均勻延伸率鋼絞線就位，張垃(5)混凝土覆蓋麻袋澆水養(yǎng)護，在混凝土立方體強度達到設計要求強度時，張拉采用后張法或先張法，截斷預應力鋼絞線。
(6)吊準為了使人們能夠更清楚地理解技術(shù)方案中的一些技術(shù)術(shù)語，作以下說明預應力鋼絞線延伸率預應力鋼絞線拉應力達到屈服應力后的伸長量與對應屈服應力時的延長量之比。
預應力混凝土構(gòu)件延性受彎預應力混凝土構(gòu)件破壞時最大撓度與該構(gòu)件剛達到極限承載力時的撓度之比，是為該構(gòu)件受彎撓度延性比，用以度量預應力混凝土構(gòu)件的延性。
預應力混凝土結(jié)構(gòu)的延性用該結(jié)構(gòu)設計控制變形的延性比度量。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案后可使預應力混凝土結(jié)構(gòu)的延性增加，產(chǎn)生以下優(yōu)點1、提高工程結(jié)構(gòu)的安全性工程結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)整體可分為兩種(1)延性破壞結(jié)構(gòu)承受荷載達到極限承載力后，在荷載維持不變的前提下，結(jié)構(gòu)經(jīng)歷較大的變形后破壞。
(2)脆性破壞結(jié)構(gòu)承受荷載達到極限承載力后，結(jié)構(gòu)未呈現(xiàn)明顯變形，裂縫等破壞特征，而突然斷裂。結(jié)構(gòu)構(gòu)件與節(jié)點的延性是保證結(jié)構(gòu)延性破壞的前提，由上述兩種結(jié)構(gòu)破壞形態(tài)的定義可知，延性結(jié)構(gòu)在破壞之前有能觀察到的變形與裂縫，有一段延性變形的時間，借以警示使用者避免災難或減少損失，而脆性結(jié)構(gòu)在破壞之前無明顯征兆，突然性強，往往給人們造成很大的損失。
2、提高工程結(jié)構(gòu)極限承載力。
實際使用的工程結(jié)構(gòu)多為超靜定結(jié)構(gòu)，對延性結(jié)構(gòu)而言，因構(gòu)件的延性作用控制截面處部件達到極限承載力后，因其延性變形可導致超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力重新分布，最終增大工程結(jié)構(gòu)的極限承載力。
3、提高工程結(jié)構(gòu)抗震能力。
在地震作用下，延性結(jié)構(gòu)較大的變形能力可增加結(jié)構(gòu)阻尼，避免結(jié)構(gòu)瞬間倒塌，減小地震作用的影響，增大結(jié)構(gòu)抗震能力。


圖1鋼絞線拉力N與實測應變ε關(guān)系曲線圖2試驗梁的一個典型變形曲線圖3C40混凝土在不同延伸率下的荷載-撓度對比曲線圖4C60混凝土在不同延伸率下的荷載-撓度對比曲線圖5C80混凝土在不同延伸率下的荷載-撓度對比曲線圖6大延伸率鋼絞線不同混凝土強度的荷載-撓度曲線圖7小延伸率鋼絞線不同混凝土強度的荷載-撓度曲線圖8大延伸率梁跨中截面彎矩與梁頂混凝土壓應變關(guān)系曲線圖9小延伸率梁跨中截面彎矩與梁頂混凝土壓應變關(guān)系曲線
具體實施例方式一種新型預應力混凝土結(jié)構(gòu)，包括混凝土和預應力筋，所述的混凝土抗壓強度大于60MPa，所述的預應筋為預應鋼絞線，其強度≥1860MPa，松弛率≤2.5％，延伸率≥5％，符合上述工藝參數(shù)的預應力混凝土結(jié)構(gòu)的彎曲繞度延性比大于3.0。所述新型預應力混凝土結(jié)構(gòu)的制作步驟如下(1)鋪設模板(2)設置鋼筋骨架(3)澆筑強度大于60mpa的混凝土(4)將強度大于1860MPa，松馳率≤2.5％，延伸率≥5％的高均勻延伸率鋼絞線就位，張拉(5)混凝土覆蓋麻袋澆水養(yǎng)護，在混凝土立方體強度達到設計要求強度時，張拉(后張法)或先張法截斷預應力鋼絞線。(6)吊準以下通過試驗研究混凝土強度等級和鋼絞線延伸率對預應力混凝土受彎構(gòu)件的延性的影響規(guī)律。所進行的試驗采用混凝土強度等級為C40、C60和C80三種，試驗結(jié)果，證明了本發(fā)明專利的實際改良和應用價值，鋼絞線延伸率3.6％和5％二種，進行多種組合，作為試驗小梁進行破壞承載試驗，根據(jù)連續(xù)鋼構(gòu)橋的箱梁截面配筋情況，試驗梁受拉區(qū)僅配置預應力鋼絞線，受壓區(qū)配置構(gòu)造鋼筋(配筋率0.38％)。
6、通過以下試驗數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論(1)采用525#普通硅酸水泥，優(yōu)選砂石骨料并摻加高效減水劑和磨細優(yōu)質(zhì)粉煤灰，可以配制拌和性能良好，坍落度大于160mm的C80高強混凝土。
(2)根據(jù)12根受拉區(qū)僅配置預應力鋼絞線的試驗梁結(jié)構(gòu)，混凝土強度等級不同時，因試驗梁為適筋配置情況，其抗裂性能和正常使用階段的裂縫分布形態(tài)，變形性能與裂縫寬度發(fā)展規(guī)律基本相同。
(3)隨著混凝土強度的提高，預應力混凝土梁的正截面承載力略有提高，其破壞形態(tài)與鋼線受拉延伸率的大小有顯著的相關(guān)性。對于配置延伸率為5％鋼絞線的試驗梁，其破壞形態(tài)為鋼絞線達到屈服強度后梁繼續(xù)變形使受壓區(qū)混凝土壓碎。對于配置延伸率為3.6％鋼絞線的試驗梁，其破壞形態(tài)為鋼絞線達到屈服強度后梁繼續(xù)變形，由于鋼絞線材質(zhì)的不均勻性導致兩種破壞形態(tài)；當混凝土強度較低時使受壓區(qū)混凝土壓碎，當混凝土強度較高時受壓區(qū)混凝土可能壓碎，也可能使鋼絞線因拉伸變形過大而拉斷。
(4)當混凝土強度較低時，試驗梁的延性與鋼絞線的延伸率關(guān)系不大，其位移延性系數(shù)不能滿足一般鋼筋混凝土梁位延性系數(shù)大于3的要求。隨著混凝土強度等級的提高，試驗梁的延性隨著鋼絞線的延伸率增大而增大，配置延伸率為3.6％鋼絞線的試驗梁，其延伸系數(shù)在3.0左右變動，不能完全滿足鋼筋混凝土受彎構(gòu)件延性系數(shù)大于3.0的一般要求；配置延伸率為5％鋼絞線的試驗梁，其延性系數(shù)均大于3.0，且隨著混凝土強度增大而增大，完全滿足鋼筋混凝土受彎構(gòu)件延性系數(shù)大于3.0的一般要求。1.試驗概況1.1試驗梁的設計本次試驗共設計梁試件12根，按照三種混凝土強度和兩種不同延伸率的鋼絞線進行交叉設計，具體情況見表1。預應力筋及普通鋼筋分別采用鋼絞線(fpyk＝1860MPa，Es＝195MPa)和II級鋼筋(fyk＝335MPa，Es＝200MPa)。試驗梁幾何尺寸相同，其長度為6.4m，寬度為0.15m，高度為0.45m，有關(guān)參數(shù)列于表2。
表1 試件設計概況

表2 預應力混凝土梁的設計參數(shù)

1.2試驗梁的制作試驗梁在華北水利水電學院結(jié)構(gòu)實驗大廳內(nèi)的22m先張法預應力臺座上制作張拉一次澆筑三根，基本步驟如下1)鋪設梁底模板；2)鋼絞線就位、張拉，張拉控制應力按0.7fptk取值，張拉控制力Pcon＝18.1KN，采用XM15夾片式錨具錨固。張拉設備為30KN穿心式張拉千斤頂和高壓油泵；3)綁扎上部非預應力筋及箍筋；4)側(cè)模就位固定；5)對鋼筋位置和模板位置進行檢查，糾正偏差；6)澆鑄混凝土?；炷敛捎?25#普通硅酸巖水泥、中砂、碎石，具體配合比設計見表3；7)混凝土覆蓋麻袋澆水養(yǎng)護。在混凝土立方體強度達到75％設計強度時，截斷預應力鋼絞線，然后自然養(yǎng)護到28天，將試驗梁架設在簡支支座上。
表3 混凝土配合比設計

1.3試驗加載設計試驗構(gòu)件均采用兩點集中對稱的同步分級加載方式，采用千斤頂加荷。試驗加載原則是按照混凝土靜載加載方法進行，即每加一級荷載后，持荷10分鐘，當變形較大，加載后變形繼續(xù)增長時，對本級進行補載，直到穩(wěn)定后再加下一級荷載。至預應力鋼絞線應力達到極限強度或受壓區(qū)砼被壓碎，則視為達到極限強度。
1.4試驗梁的儀器布置為減小預應力損失，在22m先張法預應力臺座上制作，每次三根梁。為獲得預應力鋼絞線從開始張拉到放張階段的有效預應力實測數(shù)據(jù)，在每根梁的設計純彎段內(nèi)分五個截面在兩根鋼絞線上埋設了18片標距為1mm的電阻應變片，這樣每根鋼絞線上分九個截面布置有27片標距為1mm的電阻應變片，同時在其中一根鋼絞線錨固端設置一個穿心式壓力傳感器。設傳感器的鋼絞線分6級張拉到位并測試每級的張拉伸長值，另一個不設傳感器的鋼絞線也分6級張拉到位并用鋼板尺測試其張拉伸長值。電阻應變片數(shù)據(jù)由傳感器數(shù)據(jù)由YJ-25電阻應變儀測讀。
試驗主要目的是量測受力各階段的撓度、鋼絞線應變、受壓鋼筋應變、混凝土的拉區(qū)和壓區(qū)應變、裂縫寬度等。因此為比較全面地檢測梁的撓度變化，架設了七支電阻位移計，架設位置兩支座各一支，跨中一支、兩加載點下各一支，加載點與跨中的中間各一支。所有電阻位移計數(shù)據(jù)由英國Solatron高精度全自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集處理；為量測受壓鋼筋應變，在鋼絞線的各對應截面上埋設標距為1mm的電阻應變片，每個斷面5片，即每根梁12片；為量測混凝土拉壓區(qū)應變，在貼有電阻應變片的鋼絞線和受壓鋼筋對應的梁的側(cè)面混凝土上也分別布置了標距為10mm的電阻應變片，即受壓區(qū)5片，受拉區(qū)5片；為量測各級荷載作用下的裂縫寬度，在梁的跨中處沿梁高布置有標距為250mm的端子9組，且在相鄰截面鋼絞線和鋼筋的對應位置也各布置了2組，用手持式應變計進行測量。1.5鋼絞線受力性能測試成果分析(1)鋼絞線受力性能理論分析基礎對以高強鋼絞線為預應力筋束的高效預應力混凝土結(jié)構(gòu)受力性能的試驗研究中，如何準確地測定鋼絞線的受力狀態(tài)是關(guān)鍵技術(shù)之一。但是，鋼絞線作為多根鋼絲的綜合受力體，不同于一般的單根鋼筋受力。鋼絞線的這種特殊性，使得在其應力、應變量測方面，還沒有形成成熟的技術(shù)。為此，進行鋼絞線應力應變測試技術(shù)的研究是十分必要的。
實際上，可以論證鋼絞線在承受軸向力時，其每根鋼絲沿各自軸向的應變都相等，亦即鋼絞線的每根鋼絲受力均相等。當測量鋼絞線某一點的應變時，將電阻應變片沿外部鋼絲軸線方向粘貼，即可得到某一點的應變值。
(2)鋼絞線受力狀態(tài)的測試在實際情況下，由于鋼絞線受力時各根鋼筋的相互影響，盡管對其每根鋼絲的受力在宏觀上表現(xiàn)為均勻性，但針對每根鋼絲而言，中心1#鋼絲和周圍2#～7#鋼絲的應力分布規(guī)律并不完全相同。為了定量地論證該方面的差異大小，在每根梁的鋼絞線上分6個截面粘貼電阻應變片，每個截面粘貼3片，在2#～7#鋼絲外部軸線上每各1根分別粘貼1片。圖1繪出了梁的鋼絞線的拉力與電阻應變片實測應變的關(guān)系曲線。可見各應變片測試的應變值與鋼絞線承受的拉力之間存在著良好的線性關(guān)系。分析試驗數(shù)據(jù)可知，每根鋼絞線上的電阻應變片測得的同級拉力作用下的鋼絞線應變值的相對誤差在10％以內(nèi)，表明了每根鋼絞線的外圍6根鋼絲的受力基本上是均等的。因此，在混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼絞線，在每個測試截面外圍的3根鋼絲上間隔粘貼3片電阻應變片足以保證測試精度。1.6試驗梁施工階段的測試成果分析(1)鋼絞線的有效預應力本研究進行了從張拉錨固到放張階段的鋼絞線預應力全過程測試，結(jié)果表明，用錨固端傳感器和鋼絞線上的電阻應變片測的應力是基本一致的。
按規(guī)范中(2)正截面預應力狀態(tài)試驗實測了鋼絞線放張后梁設計純彎段內(nèi)5個截面的鋼絞線應變、梁上部架立筋的應變和跨中截面的混凝土應變。按實測混凝土受壓彈性模量將混凝土應變換算為應力值σC＝εCEc，按鋼絞線與混凝土的彈性模量將鋼絞線的應變換算為混凝土的應力值σc＝εPEpαEP，應變值采用梁跨中截面各應變片測試平均值?？梢缘贸鲈囼炁c計算結(jié)果具有良好的符號性。
(3)試驗梁的反拱試驗梁的反拱值通過放張前先在梁的側(cè)面打一條與底板平行的直線，放張后以梁的梁端原始打線處為基準再彈墨線的方法測試。實測各梁的反拱值與計算值的比較列于表5。
表5 梁的反拱實測值與計算值對比表

1.7試驗梁承載性能測試成果分析表6列出了各個試驗梁的各級加載值及相應的跨中彎矩計算值、撓度實測值及開裂后跨中區(qū)段內(nèi)的裂縫最大寬度實測值。下面將分項敘述試驗現(xiàn)象并進行測試成果分析。各個試驗梁側(cè)面的裂縫分布和荷載作用下裂縫高度如圖7所示。
表6 荷載及跨中撓度、最大裂縫寬度實測值









2.預應力混凝土梁的延性2.延性研究的意義高強混凝土結(jié)構(gòu)延性研究是塑性設計方法和抗震設計理論發(fā)展的基礎，其意義在于1)混凝土是一種脆性材料，它拉彎破壞、剪切破壞突然，受壓韌性也較低，特別是隨強度提高韌性更差。如何提高混凝土強度和韌性是當代土木工程中的一個重要課題。近年來發(fā)展的鋼管混凝土、密筋約束混凝土、纖維混凝土、樹脂改性混凝土等新技術(shù)有效地提高了混凝土材料的韌性，使混凝土能夠適用于延性較高的結(jié)構(gòu)?？梢哉f混凝土材料延性的研究是發(fā)展高性能混凝土的基礎。
2)結(jié)構(gòu)延性研究是制定結(jié)構(gòu)設計可靠指標和構(gòu)造措施的依據(jù)。對于發(fā)生脆性破壞的結(jié)構(gòu)，由于破壞預兆不明顯，破壞造成的危害性嚴重，故在設計中規(guī)定采用較高的可靠指標。
我國《建筑結(jié)構(gòu)設計統(tǒng)一標準》第2.0.8條規(guī)定，對于脆性破壞的構(gòu)件，設計可靠指標β應比延性破壞構(gòu)件高12％～16％。同時，在結(jié)構(gòu)設計中，為了保證構(gòu)件不發(fā)生脆性破壞，常要求滿足某些構(gòu)造規(guī)定。《美國公路橋梁設計規(guī)范—荷載與抗力系數(shù)設計法》1.3.2條規(guī)定各種極限狀態(tài)都應滿足η∑YiQi≤Rn其中∑YiQi為荷載效應，η為效應系數(shù)，η＝ηDηRηI，ηD為延性系數(shù)，對強度極限狀態(tài)；ηD＝1.05，用于非延性構(gòu)件和連接，ηD＝0.95，用于延性構(gòu)件和連接， 表示因結(jié)構(gòu)延性可導致結(jié)構(gòu)安全貯備增加。
3)目前，結(jié)構(gòu)抗震設計的基本原則是“小震不壞，中震可修，大震不倒”。要求結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下不僅要有足夠的抗力，還要具備足夠的彈塑性變形能力，即具有足夠的延性，以真正達到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防目的。但是規(guī)范并未提出高強混凝土或部分預應力高強混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的延性計算方法，目前國內(nèi)外已有的普通混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的延性計算方法對高強混凝土及高強預應力混凝土結(jié)構(gòu)能否實用，也缺乏試驗驗證?？梢哉f，從高強混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設計基本原則，到結(jié)構(gòu)抗震承載力和變形驗算以及抗震構(gòu)造措施的制定，都離不開對結(jié)構(gòu)延性的深入研究。
此外，結(jié)構(gòu)的延性也是建筑物遇到意外超載、碰撞、爆炸和基礎沉降等引起超過設計預計的內(nèi)力和變形時而不突然倒塌的保證。
影響預應力構(gòu)件延性的主要因素所謂延性是指材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)在荷載作用或其它間接作用下，進入非線性狀態(tài)后在承載能力沒有顯著降低情況下承受變形的能力。影響結(jié)構(gòu)延性的因素很多，因為結(jié)構(gòu)由不同的構(gòu)件組成，而構(gòu)件延性又取決于臨界截面的延性，因此，影響結(jié)構(gòu)延性的因素既包含了影響截面、構(gòu)件延性的因素(如材料性能、幾何特征、荷載形式、加載歷史、支座條件、臨界截面相對位置等)，也含有其特殊性如構(gòu)件相對剛度、構(gòu)件相對極限抗彎承載力及塑性鉸數(shù)量等。歸納起來描寫延性常用的變量有材料的韌性，截面的曲率延性系數(shù)，構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的位移延性系數(shù)，塑性鉸轉(zhuǎn)動能力，滯回曲線，耗能能力等。
對于預應力混凝土構(gòu)件，眾所周知，影響其延性的主要因素有截面類型、非預應力受拉和受壓鋼筋的配筋指數(shù)、混凝土抗壓強度、預應力筋的抗拉強度以及構(gòu)件中混凝土的約束程度等，但在鋼絞線延伸率對構(gòu)件延性的影響上還沒有人進行過研究。本次試驗即對不同鋼絞線延伸率對梁延性的延性進行了試驗研究。研究表明，大的延伸率可有效提高梁的延性。
1.8試驗梁的延性分析圖2為各級荷載作用下，試驗梁的一個典型的變形曲線；圖3、圖4、圖5為相同混凝土設計而不同鋼絞線延伸率的跨中彎矩與撓度典型對比曲線；圖6、圖7為相同鋼絞線延伸率而不同混凝土設計強度的跨中彎矩與撓度典型對比曲線。由圖可見，試驗梁的變形隨荷載的增加表現(xiàn)出明顯的三個階段第一階段為彈性階段，試驗梁的變形隨荷載的增加呈線性增大，梁的抗彎剛度不變。第二階段為彈塑性階段，試驗梁的變形隨荷載的增加呈非線性增大，梁的抗彎剛度因裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展而逐漸降低，第一階段和第二階段之間有明顯的轉(zhuǎn)折點，是為梁正截面的開裂點。第三階段為塑性階段，試驗梁承受的荷載基本不變而變形增加，不同混凝土設計強度和不同鋼絞線延伸率的試驗梁的第三階段不同，第二階段和第三階段之間也有明顯的轉(zhuǎn)折點，為梁正截面的極限承載點。
按照延性系數(shù)的定義，首先確定試驗梁的極限變形和屈服變形。極限變形由加載到最后一級荷載時的變形減去梁的反拱值可以得到，對于梁的屈服變形，采用鋼絞線極限抗拉強度的80％對應的跨中撓度。表7列出了試驗梁的延性系數(shù)。
表7

從表中可以看出，當混凝土強度較低時，鋼絞線延伸率的大小對梁的延性的影響較小，在對C40混凝土梁，其延性系數(shù)小于3.0，表現(xiàn)出較差的延性性能，對C60和C80混凝土梁，鋼絞線延伸率較大時，其延性系數(shù)均大于3.0的一般要求而對于C60和C80混凝土梁，當鋼絞線延伸率較小時，其延性系數(shù)在3.0左右變動，不能完全滿足鋼筋混凝土受彎構(gòu)件延性系數(shù)大于3.0的一般要求。試驗梁破壞形態(tài)本次試驗所作的12根試驗梁中，有6根是采用大延伸率鋼絞線，6根是采用小延伸率鋼絞線。采用大延伸率鋼絞線的梁，三個混凝土等級的梁的破壞形態(tài)均為延性破壞，上部混凝土被壓碎，表8列出了各試驗梁的極限彎矩及破壞形態(tài)。采用小延伸率鋼絞線梁基本上是鋼絞線先斷裂，然后上部混凝土被壓碎。
表8

圖8為一個典型的大延伸率混凝土截面彎矩與梁頂純彎段混凝土壓應變的關(guān)系曲線。圖9為一個典型的小延伸率混凝土截面彎矩與梁頂純彎段混凝土壓應變的關(guān)系曲線。
從圖中可以看出，當正截面混凝土開裂后，梁頂混凝土應變明顯增加了，在圖中表現(xiàn)出明顯的應變增長轉(zhuǎn)折點。對采用大延伸率鋼絞線的梁而言，隨著荷載的增加，受壓鋼筋達到受壓屈服狀態(tài)，并起到調(diào)節(jié)受壓區(qū)混凝土應力狀態(tài)的作用，受壓區(qū)混凝土的受壓變形能力能夠得到較好的發(fā)揮，從而構(gòu)成了梁梁具有優(yōu)良延性的重要基礎。對采用小延伸率鋼絞線的梁而言，受拉鋼筋屈服后，混凝土達不到極限壓應變時，由于鋼絞線的斷裂而破壞，使得梁的延性小。6、通過以下試驗數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論(1)采用525#普通硅酸水泥，優(yōu)選砂石骨料并摻加高效減水劑和磨細優(yōu)質(zhì)粉煤灰，可以配制拌和性能良好，坍落度大于160mm的C80高強混凝土。(2)根據(jù)12根受拉區(qū)僅配置預應力鋼絞線的試驗梁結(jié)構(gòu)，混凝土強度等級不同時，因試驗梁為適筋配置情況，其抗裂性能和正常使用階段的裂縫分布形態(tài)，變形性能與裂縫寬度發(fā)展規(guī)律基本相同。(3)隨著混凝土強度的提高，預應力混凝土梁的正截面承載力略有提高，其破壞形態(tài)與鋼線受拉延伸率的大小有顯著的相關(guān)性。對于配置延伸率為5％鋼絞線的試驗梁，其破壞形態(tài)為鋼絞線達到屈服強度后梁繼續(xù)變形使受壓區(qū)混凝土壓碎。對于配置延伸率為3.6％鋼絞線的試驗梁，其破壞形態(tài)為鋼絞線達到屈服強度后梁繼續(xù)變形，由于鋼絞線材質(zhì)的不均勻性導致兩種破壞形態(tài)；當混凝土強度較低時使受壓區(qū)混凝土壓碎，當混凝土強度較高時受壓區(qū)混凝土可能壓碎，也可能使鋼絞線因拉伸變形過大而拉斷。(4)當混凝土強度較低時，試驗梁的延性與鋼絞線的延伸率關(guān)系不大，其位移延性系數(shù)不能滿足一般鋼筋混凝土梁位延性系數(shù)大于3的要求。隨著混凝土強度等級的提高，試驗梁的延性隨著鋼絞線的延伸率增大而增大，配置延伸率為3.6％鋼絞線的試驗梁，其延伸系數(shù)在3.0左右變動，不能完全滿足鋼筋混凝土受彎構(gòu)件延性系數(shù)大于3.0的一般要求；配置延伸率為5％鋼絞線的試驗梁，其延性系數(shù)均大于3.0，且隨著混凝土強度增大而增大，完全滿足鋼筋混凝土受彎構(gòu)件延性系數(shù)大于3.0的一般要求。
權(quán)利要求
1.一種延性預應力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括混凝土和預應力筋，其特征是，所述的混凝土抗壓強度大于60MPa，所述的預應筋為預應鋼絞線，其強度≥1860MPa，松弛率≤2.5％，延伸率≥5％，符合上述工藝參數(shù)的預應力混凝土結(jié)構(gòu)的彎曲繞度延性比大于3.0。
2.制作權(quán)利要求1所述延性預應力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方法，其制作步驟如下(1)鋪設模板(2)設置鋼筋骨架(3)澆筑強度大于60mpa的混凝土(4)將強度大于1860MPa，松馳率≤2.5％，延伸率≥5％的高均勻延伸率鋼絞線就位，張拉(5)混凝土覆蓋麻袋澆水養(yǎng)護，在混凝土立方體強度達到設計要求強度時，張拉可采用后張法或先張法，截斷預應力鋼絞線。(6)吊準
全文摘要
本發(fā)明公開了一種延性預應力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其制作方法，該構(gòu)件包括混凝土和預應力筋，所述的混凝土抗壓強度大于60MPa，所述的預應筋為預應鋼絞線，其強度≥1860MPa，松弛率≤2.5％，延伸率≥5％，符合上述工藝參數(shù)的預應力混凝土結(jié)構(gòu)的彎曲繞度延性比大于3.0，該技術(shù)主要利用高性能混凝土與高延伸率鋼絞性的結(jié)合，獲得受彎撓度度系數(shù)在3.0以上的預應力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，使預應力混凝土結(jié)構(gòu)延性好于普通混凝土結(jié)構(gòu)。
文檔編號E04B1/20GK1395012SQ0211546
公開日2003年2月5日 申請日期2002年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月22日
發(fā)明者王用中, 趙順波, 王健, 趙 卓 申請人:王用中, 趙順波, 王健, 趙 卓