[体外预应力混凝土桥梁研究现状浅析] 连续预应力桥梁混凝土强度
时间：2019-03-30 03:19:18 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘 要：本文对体外预应力混凝土桥梁的国内外研究现状在试验研究、全过程分析方法及简化计算方法研究三个方面分别综述，并指出其中存在的不足。 关键词：体外预应力；混凝土桥梁；国内研究；国外研究
1 前言
体外预应力混凝土桥梁自出现以来，围绕着这种结构开展的研究，除针对体外预应力系统之外，主要集中在模型试验、全过程分析方法及简化计算方法三个方面。这些研究从20世纪70年代后期开始逐步深入，20世纪80中期至90年中期相关问题的研究达到了高潮。下面就试验研究、全过程分析方法及简化计算方法研究三个方面分别综述。
2 试验研究方面
2.1 国外主要试验
综合国外文献资料，法国、美国、西班牙、新加坡等一些国家，在体外预应力混凝土梁试验研究方面都做出了贡献。
(l)法国CEBTP的试验
法国是体外预应力混凝土梁试验研究最早的国家，法国建筑与土木工程试验研究中心是具有代表性的试验研究机构。20世纪80年代中期，该中的Foure等采用试验方法，对体外预应力混凝土梁的弯曲性能、体外预应力混凝土梁的剪切破坏机理和节段接缝脱开后的剪切强度等进行研究。这些试验的成果己成为许多国家和学者验证理论分析方法的依据之一。
(2)美国德克萨斯大学奥斯汀分校的试验
美国也是很早开展体外预应力混凝土梁试验研究的国家，美国德克萨斯大学奥斯汀分校是一个代表性的研究机构。该校MacGregor和Hindi等在20世纪80年代中后期以一个1/4缩尺的节段式体外预应力混凝土连续梁桥(箱形截面)模型和12根节段式无粘结预应力混凝土梁为研究对象，采用试验方法对体外预应力混凝土梁的弯曲性能、剪切破坏机理和节段接缝开展后的抗剪强度等进行研究。1/4缩尺的节段式体外预应力混凝土连续梁弯曲性能的试验成果、节段式梁剪切性能的试验成果，均为许多国家和学者验证理论分析方法的依据之一。
(3)西班牙加泰罗尼亚理工大学的试验
西班牙是一个较早进行体外预应力混凝土梁试验研究的国家，西班牙巴塞罗那加泰罗尼亚理工大学是一个代表性的研究机构。该校Aparicio教授及其博士生Ramos在20世纪90年代前期完成的6根整体式和节段式体外预应力混凝土简支梁(箱形截面)弯曲及弯剪试验、2根整体式体外预应力混凝土连续梁(箱形截面)弯曲试验，虽然数量不多但试验梁的长度相对较大、内容较丰富。该项试验研究为西班牙体外预应力混凝土桥梁设计规范的编制，以及有限元数值模拟分析系统的建立提供了依据。
(4)新加坡国立大学的试验
新加坡也是一个较早进行体外预应力混凝土梁试验研究的国家，新加坡国立大学是一个代表性的研究机构。在20世纪90年代前、中期，该校Tan教授等以13根整体式体外预应力混凝土梁(T形截面)为对象，完成了针对体外预应力钢束转向构造、体外预应力钢束相关参数的弯曲性能试验，以及以混凝土强度、剪切钢筋及剪跨比为参数的剪切性能试验。试验成果也成为许多国家和学者验证理论分析方法的依据之一。
其它有关体外预应力混凝土梁试验的文献还有不少，但上述试验均有一定特点与创新。
2.2 国内主要试验
综合国内文献资料，福州大学、铁道部科学研究院、哈尔滨建筑(工程学院)大学和哈尔滨工业大学、西南交通大学、同济大学等一些院校，在体外预应力混凝土梁试验研究方面都做出了贡献。
(l)福州大学的试验
20世纪80年后期至90年代初期，福州大学的房贞政副教授以福州洪塘大桥为背景，完成了4根整体式体外预应力混凝土连续梁模型试验。该试验以普通钢筋配置率为主要参数，对全体外预应力混凝土梁的弯曲性能，包括塑性铰与结构内力重分布等进行了研究。这是国内针对体外预应力混凝土连续梁最早的、研究内容较多的一次试验。
(2)铁道部科学研究院的试验
铁道部科学研究院是我国体外预应力混凝土梁试验研究的主要单位，该院助理研究员牛斌在20世纪90年代初，完成了10根整体式体外预应力混凝土简支梁(T形截面)的弯曲性能试验，得到了体外预应力混凝土简支梁较完整的试验数据，为同步进行的数值模拟分析和简化计算方法的研究提供了依据，也成为国内其它单位验证理论分析方法的依据之一。
(3)西南交通大学的试验
20世纪90年代末，西南交通大学的赵人达教授、博士生李方元完成了4根整体式体外预应力混凝土连续梁(T形截面)试验。试验重点对采用高强混凝土的体外预应力连续梁的结构行为进行研究，其中在体外预应力混凝土梁的内力重分布、体外预应力钢束的极限应力增量及高强混凝土的抗裂性等方面，做出了有价值的成果。
(4)同济大学的试验
同济大学是目前我国体外预应力混凝土梁试验研究的最主要单位。2001年下半年起，混凝土桥梁研究室以科技部和交通部项目为依托，以我国公路桥梁三车道常用箱形截面和跨径的两种简支和连续结构为原型，完成了18根整体式和节段式体外预应力混凝土简支梁的弯曲试验、27根整体式和节段式体外预应力混凝土简支梁的剪切试验(尚有计划的20根梁待试验)、3根整体式和节段式体外预应力混凝土连续梁的弯曲试验。该试验是针对体外预应力混凝土桥梁的规模最大、全面的系列试验，其中节段式简支梁的抗剪性能试验、节段式连续梁的弯曲性能试验，都是国内首次进行的试验，不少研究内容也是国外没有进行的。
3 国内外试验对比
法国和美国是进行体外预应力混凝土梁系列试验研究最早的国家，多年来已对体外预应力混凝土梁的绝大部分问题进行了研究。随后对体外预应力混凝土梁试验研究的国家也做出了不少贡献。以试验研究为基础建立的体外预应力混凝土梁设计方法己编入有关国家规范。
我国开始对体外预应力混凝土梁进行系列试验研究晚于国外先进国家，但由于众多院校的共同努力，近几年来的发展速度很快。自从我国科技部和交通部设立体外预应力混凝土桥梁有关研究项目后，同济大学在约3年的时间内完成了近50根体外预应力混凝土梁的试验研究，为我国建立体外预应力混凝土梁设计方法提供了必要的基础研究资料。 对比国内外体外预应力混凝土梁试验研究成果，国外在节段式梁的接缝局部受力机理、体外预应力钢束转向和锚固构造局部受力方面的试验研究，都是国内没有深入涉及的内容。但是，国内(同济大学)在体外预应力混凝土梁的整体性能，尤其是节段式梁的剪切性能试验研究方面的系统性、完整性较强，国外则因每个试验的试件数量、参数一般较少而存在缺陷。
4 结论
综合国内外有关体外预应力混凝土梁的试验成果，尽管几十次试验进行了成百根梁的试验，但从结构体系、构造及施工方法等方面考虑仍存在如下不足:
(l)整体式梁试验多、节段式梁试验少
试验梁大多数为整体式，节段式很少，而剪切试验梁采用节段式则更少。然而，体外预应力混凝土桥梁则多数与节段施工工艺相结合，节段式梁特有的力学性能和接缝局部的受力及变形机理都是没有充分研究的问题。
(2)弯曲试验多、剪切试验少
常见的体外预应力混凝土梁的试验都为弯曲性能试验，针对剪切性能的试验不常见、数量少，而针对节段式梁的剪切试验则更少。但实事上，人们对体外预应力混凝土梁弯曲性能的认识远多于剪切性能，加上一些因素，如接缝、体内外预应力配比等，对剪切性能的影响很复杂，试验研究工作远没有完成。
(3)简支梁试验多、连续梁试验少
在所有试验梁中，大多数为简支梁，很少是连续梁，个别为悬臂梁，但实际上体外预应力混凝土连续梁桥是发展的主流。少量的试验及理论研究表明，连续梁进入承载力极限状态后在内力重分布、弯曲与剪切破坏机理等方面还有许多未能很好解决的问题。
参考文献:
[1]Foure B， Hoang L H，Martins P, et al . Flexural Behavour of Extemally Prestressed Concrete Beams，Monolithic or Made of Precast Segments. External Prestressing in Structures，AFPC，1993:163-174
[2]MacGregor R J，Kreger M E，Breen J E. Strength and Ductility of a Three-Span Extemally Post- Tensioned Segmental Box Girder Bridge Model. External Prestressing in Bridge，ACI sp-120，1990:315-338
[3]房贞政.无粘结预应力混凝土连续梁的试验研究.福州大学学报(自然科学版)，1994，22(6):87-91
[4]牛斌.体外预应力混凝土梁弯曲性能分析.土木工程学报，1999，32(4):37-44
[5]王彤.体外预应力混凝土梁弹性分析与试验研究【硕士学位论文』.哈尔滨:哈尔滨建筑大学，1999
