一种损伤预应力混凝土受弯构件消压弯矩试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于桥梁结构工程技术领域，具体来说，设及到一种损伤预应力混凝±受 弯构件消压弯矩试验方法。
【背景技术】
[0002] 预应力混凝±桥梁常因施工质量及后期运营期间的超载等不确定性因素，造成桥 梁跨中截面附近的竖向裂缝较多。由于桥梁损伤程度的累积，结构将发生纵桥向内力重分 布现象，同时截面内的应力状态也将发生改变。预应力混凝±桥梁的截面消压弯矩是指在 截面现存有效预应力作用下，使该截面预压区混凝±最外缘纤维现存有效预压应力抵消为 零时所需施加的弯矩。开裂弯矩需要克服下缘混凝±的极限拉应变，而消压弯矩则不需要 考虑极限拉应变。所W，消压弯矩一般都比开裂弯矩小一些，其差别可反映混凝±极限拉应 变的大小，并可用来推算混凝±的抗拉强度。目前，还没有合适的方法能够通过试验直接得 到消压弯矩。周正茂等虽提出通过先加载将跨中截面下缘拉裂，然后卸载再重新加载的方 法推求消压弯矩。由于该方法采用的是传统的试验弯矩一-受拉区纤维应力增量的方法， 一般只能对未开裂的新梁进行室内加载试验，对已经开裂的受弯构件则无能为力。
【发明内容】
[0003] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于已经开裂的损伤预应力混凝±受 弯构件消压弯矩试验方法。
[0004] 本发明所述的一种损伤预应力混凝±受弯构件消压弯矩试验系统，所述系统包括 桥梁1、竖向荷载施加装置2、表面应变计3和数据采集仪4,所述竖向荷载施加装置2设置 在桥梁1的待检测开裂截面上；所述表面应变计3安装在桥梁1待检测开裂截面受拉区的 一侧，具体在凿除钢筋保护层混凝±后的外缘纵向钢筋表面；所述数据采集仪4通过导线 连接在表面应变计3上。
[0005] 本发明所述的一种损伤预应力混凝±受弯构件消压弯矩试验系统，所述表面应变 计3为钢筋表面应变计。
[0006] 本发明所述的一种损伤预应力混凝±受弯构件消压弯矩试验系统，所述竖向荷载 施加装置2为活荷载。
[0007] 本发明所述的一种损伤预应力混凝±受弯构件消压弯矩试验系统，所述竖向荷载 施加装置2为千斤顶。
[0008] 本发明所述的损伤预应力混凝±受弯构件消压弯矩试验系统的实施方法，所述实 施方法具体步骤为；1)根据梁桥1的受力特点，选择需要检测截面或开裂截面，在待检测 开裂截面受拉区一侧凿除受拉区纵向钢筋保护层混凝±，并将表面应变计3沿主梁轴线方 向粘贴在截面受拉区纵向钢筋上；2)根据梁桥1的受力特点，通过竖向荷载施加装置2给 待检测开裂截面分级施加一竖向荷载，加载过程中始终使该截面最先消压，用数据采集仪 4测试加载前后各测点在各级荷载作用下的应变增量值；3)根据加载过程中各级荷载作用 下所施加的试验弯矩-该级对应荷载作用下受拉区钢筋应力变化速率的关系，即M-V1，其 中Vi= (0 绘制该截面试验弯矩增量-截面受拉区钢筋应力变化速率 曲线；4)开裂截面达到消压弯矩前一直处于开裂后的线弹性状态，当截面达到消压弯矩后 裂缝重新发展，截面刚度开始下降，此时截面的应变变化不再保持消压前的线性关系，即截 面试验弯矩增量-截面受拉区钢筋应力变化速率曲线出现拐点或突变点，根据第3)步的曲 线特点，寻找该曲线的突变点，由于该截面已经开裂，混凝±不能承受拉应力，因此该级荷 载下所对应的截面内力Mu+AM(M。为截面加载前的初始弯矩）即为该截面的消压弯矩；
[000引参数说明：
[0010] M一一待检测开裂截面的测试弯矩，单位；KN?m;
[0011] M〇一一待检测开裂截面加载前初始弯矩，单位；KN?m;
[0012] M,一一待检测开裂截面第i级荷载作用下的测试弯矩，单位；KN?m ;
[0013] Mh-一待检测开裂截面第i-1级荷载作用下的测试弯矩，单位；KN?m ;
[0014] AM一一待检测开裂截面从开始加载到测试阶段的弯矩增量，单位；KN?m ;
[0015]Vi--待检测开裂截面第i级荷载作用下受拉区钢筋的应力变化速率；
[0016] 0,一一待检测开裂截面第i级荷载作用下受拉区钢筋的应力，单位；MPa;
[0017] 0 H-一待检测开裂截面第i-1级荷载作用下受拉区钢筋的应力，单位；MPa;
[001引 i为级数，取值为自然数。
[0019]本发明所述的损伤预应力混凝±受弯构件消压弯矩试验方法能够提高试验参数 对结构各受力阶段力学性能变化的敏感性。在未开裂受弯构件开裂弯矩试验方面，该方法 的测试结果与传统的试验弯矩一-应变增量方法完全一致，能准确检测未开裂构件的开裂 弯矩；在已开裂截面的消压弯矩试验方面，采用传统的试验弯矩一-应变方法时，其试验弯 矩一-测试应力，即M- 0i曲线的斜率虽有变化，但突变点并不明显。采用本文所述方法能 够有效反映开裂截面受拉区钢筋应力状态的突变现象，有效测定开裂截面的消压弯矩及有 效预加力的变化情况，弥补传统试验方法的不足。与国内外现有试验分析方法相比，该方法 具有力学概念清晰、逻辑严密、测试方便等优点，可适用于新、旧或损伤的预应力混凝±梁 桥截面消压弯矩检测评定。
【附图说明】
[0020] 图1 ;损伤预应力混凝±受弯构件消压弯矩试验系统示意图；图2 ;开裂截弯 矩-应力变化速率曲线图；图3 ;循环10次开裂加载后弯矩-应力变化速率曲线图；1-桥 梁、2-竖向荷载施加装置、3-表面应变计、4-数据采集仪。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体的实施例对本发明所述的损伤预应力混凝±受弯构件消压弯矩试 验方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
[0022] 实施例1
[0023] 一种损伤预应力混凝±受弯构件消压弯矩试验系统，所述系统包括桥梁1、竖向荷 载施加装置2、表面应变计3和数据采集仪4,所述竖向荷载施加装置2设置在桥梁1的待 检测开裂截面上；所述表面应变计3安装在桥梁1待检测开裂截面受拉区的一侧，具体在凿 除钢筋保护层混凝±后的外缘纵向钢筋表面；所述数据采集仪4通过导线连接在表面应变 计3上；所述表面应变计3为钢筋表面应变计；所述竖向荷载施加装置2为活荷载；所述竖 向荷载施加装置2为千斤顶。
[0024] 本发明所述的损伤预应力混凝±受弯构件消压弯矩试