体外预应力混凝土简支梁-索组合单元受力性能研究

基于伸缩斜腹杆施加体外预应力的新加固技术,以三腹杆体外预应力技术加固的简支梁为研究对象,应用积分原理和变形协调原理,建立了加固后简支梁的理论模型,推导了挠度与体外索内力增量关系的表达式以及荷载-挠度关系的表达式;通过数值模拟方法建立ABAQUS有限元模型,研究了索截面面积、索垂度、索初始内力等因素对加固后简支梁结构性能的影响规律;后又做了三组试验,对理论分析和数值模拟的研究结果进行了验证。研究表明:一般地,加固后梁的内力以及截面应力均发生重分布,随着体外索三影响因素(索截面面积、索垂度、索初始内力)设计值的提高,加固后简支梁的刚度、开裂荷载、极限荷载、结构延性均得到改善,比如在试验结果中开裂荷载提高24%~40%、极限荷载提高15%~42%、结构延性提高14%~40%。需要强调的是体外索设计参数的高初始内力、小截面、大垂度各工况下,结构发生脆性破坏的概率会增大,在加固设计时应当避免。理论结果、试验结果与模拟结果仅在弹性阶段吻合,而试验结果与模拟结果始终吻合,表明理论推导的体外索内力增量公式及弹性阶段的承载力公式可靠,能用于工程实践。