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《四川建筑科學研究雜志》2014年第三期

1試驗過程分析

試驗過程中主梁以跨中截面為軸對稱整體下撓，圖7示出各控制截面荷載-撓度曲線。可以看出，有限元計算曲線與試驗曲線吻合較好，說明有限元方法可以用于新型梁的數值分析。試驗梁的受力過程分為彈性階段、裂縫開展階段、鋼筋屈服階段和結構失效階段。加載初期，荷載-撓度曲線呈線性變化，截面處于彈性狀態;當荷載達到95kN時，純彎曲截面開始出現裂縫，剛度不斷下降，其撓度變化速率大于彎剪區截面，荷載-撓度曲線呈現非線性關系;當荷載達到120kN時，底板普通鋼筋屈服，裂縫急劇開展，主梁荷載-撓度曲線有較為明顯的轉折，但由于配置了體外預應力鋼筋，試驗梁仍有承載能力。荷載超過165kN后，測力傳感器已經不能進行穩定讀數，考慮安全因素停止了撓度量測。加載結束時試驗梁底板裂縫分布區域延伸至彎剪區，純彎區內為貫通裂縫，分布比較均勻，彎剪區內裂縫分布于距中橫隔板90cm范圍內。

2不同截面箱梁的有限元分析

2．1有限元模型為進一步對鋼腹桿PC組合箱梁的受力性能進行研究，建立了PC箱梁、波形鋼腹板PC組合箱梁進行對比分析，僅改變其腹板的結構形式。預應力混凝土箱梁腹板采用矩形截面，厚度為10cm，高度36cm。波形鋼腹板PC組合箱梁腹板采用波形鋼腹板的波長193mm，波高35mm，板厚2.6mm，波折角37°。其有限元計算模型梁如圖8所示。

2．2整體受力PC箱梁、波形鋼腹板PC組合箱梁及鋼腹桿PC組合箱梁，三者跨中截面荷載-撓度曲線如圖9所示。在加載初期，三者跨中撓度比值為0.55∶0.71∶1，PC箱梁剛度最大，鋼腹桿PC組合箱梁最小;加載后期，PC箱梁因腹板開裂，撓度增大速率增快，而波形鋼腹板組合箱梁與鋼腹桿組合箱梁的比值基本沒有變化;達到極限荷載時，三者跨中撓度比值為0.95∶0.97∶1。以體外預應力鋼筋屈服為達到極限荷載的標志，三者的承載能力相近，比值為1.02∶1.04∶1。

2．3撓度進行三種不同截面箱梁在彈性階段跨中撓度的理論計算，主梁受力簡圖如圖10所示。彈性階段，PC箱梁、波形鋼腹板組合箱梁及鋼腹桿組合箱梁三者跨中撓度理論計算的比值為1.98∶2.57∶3.745=0.53∶0.69∶1，理論值與有限元計算值基本一致。從上述分析可知，對鋼腹桿組合箱梁，受彎時只計入混凝土頂底板的抗彎能力，鋼腹桿主要受軸向力作用，應考慮軸向變形引起的附加撓度，根據計算，附加撓度占彎曲撓度的79%，設計時應引起注意。

3結論

1)鋼腹桿組合箱梁的受彎全過程模型試驗結果表明，其受力性能與PC箱梁相似，經歷了彈性階段、裂縫開展階段、鋼筋屈服階段和結構失效階段。構件極限荷載至少為最大彈性荷載的1.7倍。用鋼腹桿代替混凝土腹板從結構受力性能角度來說是可行的。2)建立鋼腹桿組合箱梁試驗梁的有限元模型，其計算結果與試驗結果對比基本吻合，表明本文介紹的有限元建模方法能夠應用于鋼腹桿組合箱梁的數值計算分析中。3)對三種不同截面箱梁進行參數分析，結果表明，混凝土箱梁、波形鋼腹板組合箱梁和鋼腹桿組合箱梁，三者的極限承載力比值相近;在彈性階段，以跨中截面為控制截面，三者的撓度比值為0.55∶0.71∶1，PC箱梁剛度最大，鋼腹桿PC組合箱梁最小。4)對三種不同截面箱梁的撓度進行了理論計算和分析，結果表明，三者撓度理論計算比值為0.53∶0.69∶1，有限元值與理論值基本吻合;對鋼腹桿PC組合箱梁，受彎時計入混凝土頂底板的抗彎能力，鋼腹桿主要受軸向力作用，應考慮其軸向變形引起的撓度。

作者：張妙平單位：福建建工集團總公司