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预应力型钢混凝土结构(PSRC)是一种新的结构型式,有着广阔的应用前景。对于预应力结构来说,准确地估计预应力损失值,才能有效地控制结构在使用阶段的刚度、抗裂度和裂缝宽度等变形性能。目前预应力型钢混凝土结构的计算和分析是借助于型钢混凝土结构和预应力混凝土结构的基本理论,而这些理论对PSRC结构并不具有普遍意义的可行性。
本文研究的是由于混凝土的收缩徐变而引起的预应力损失,并在此基础上,针对型钢混凝土这种构件的高含钢率,考虑收缩徐变将引起构件截面上的应力重分布这个情况,来研究该种构件混凝土截面上所建立的实际有效预压应力。本文通过对三组共9个试验试件的长期观测分析、6个对比试件的观测以及混凝土弹性模量的长期变化统计,来研究预应力型钢混凝土构件的收缩徐变规律以及由这种变形引起的相关预应力损失,并推导了计算公式。
通过试验和分析得出结论:①混凝土构件由于内部配筋的存在,其收缩和徐变较未配有钢筋的构件来说要小的多,且配筋率越大这种变形越小。②混凝土的收缩和徐变会令配筋构件内部出现应力重分布效应,这种效应使得预应力构件中的混凝土截面上所建立的预压应力随收缩和徐变的发展而逐渐降低,而试件的纵筋、型钢截面上的预压应力会逐渐增加。③虽然PSRC构件由于收缩徐变小,其预应力损失σ15也相应变小,但是混凝土截面上由于应力重分布效应,有效预压应力却有较大损失。结构最后的抗裂性能,需综合考虑这两种因素。
本文重新推导了用于计算PSRC和PRC构件预应力损失σ15的公式,以及这类构件受混凝土收缩徐变产生的应力重分布影响的混凝土截面上有效预压应力的计算公式。修正了此前该公式在计算非对称布筋时的不恰当简化;对公式做了改进使其可以应用于无粘结筋体系;对公式的中值系数K1、K2进行了详细分析,提出了适用于实际工程计算的简化思路。最后,将公式计算的结果与实测数据对比分析,以验证公式的可靠性。