预应力钢骨混凝土收缩徐变及预应力损失研究

预应力钢骨混凝土（PSRC）结构是预应力技术与钢骨混凝土（SRC）结构结合所形成的一种新型结构。它能较好地控制裂缝、增强刚度、充分发挥钢骨混凝土的优点,在大跨度、大空间结构，高耸结构，巨型结构，重载结构、防爆和防震结构、石油平台和码头、以及各种组合结构方面有着良好的应用前景。目前PSRC结构的研发处于起步阶段，相关基础研究还是空白。本项目拟对PSRC结构中混凝土收缩徐变以及所引起的预应力损失进行研究，采取在自然环境条件下直接在试件上张拉预应力筋对试件施加长期徐变应力的试验方法，对PSRC轴心受力和偏心受力试件以及对比试件进行长期试验观测，通过试验结果和理论分析，探明钢骨对混凝土收缩徐变的约束机理，配钢形式和含钢量对收缩徐变规律的影响，徐变应力非均匀分布时与均匀分布时徐变规律的差异，寻求考虑应力重分布影响的预应力损失计算方法，建立适合PSRC构件的理论分析模型。

先后进行了三批共44根试件的长期试验，对预应力钢骨混凝土构件的收缩徐变规律及预应力损失进行了研究。试验参数有：钢骨截面形式，含钢率，预应力筋材料，预应力方式，预应力筋线型，截面预应力分布形式。试验在室内自然环境下进行。.第一批试件分为PSRC、PRC和PC组，每组3根轴心受力试件，配置H型钢和有粘结预应力高强钢丝。试验于2006年6月开始，并于2012年3月进行了加载致裂验证试验。.第二批试件分为PSRC、PRC和PC组，每组5根轴心受力试件，其中2根不施加预应力，为自由收缩对比试件。采用空腹型钢和无粘结预应力精轧螺纹钢筋。试验于2008年7月开始，至今测试仍在继续。.第三批试件分为PSRC高含钢率组、PSRC低含钢率组和PC组，每组各5根试件，内设H型钢和高强低松弛无粘结预应力钢绞线，分别采用轴心、偏心直线和曲线预应力筋布置；另设一组不施加预应力的收缩对比试件。试验于2010年9月开始，至今测试仍在继续。.最短的试验时间已达二年多，故试验结果能说明试件的长期性能。第一批试件带有探索性质，存在压力传感器工作不甚理想、灌浆数据突变问题。第二、三批试件改进后效果较好，大部分仪表工作正常。.项目完成了计划书规定的研究内容，达到了研究目标要求，得到了以下主要结论：.①在长期预压应力作用下PSRC构件的收缩和徐变及预应力损失随时间的增加而不断增长，其速度是先快后慢，逐步趋于终止。.②型钢或钢筋对混凝土的收缩和徐变有明显的阻碍作用，含钢率越大、收缩和徐变越小，相应的预应力筋预应力损失也越小。.③配筋构件呈现明显的应力重分布，导致混凝土预应力随收缩和徐变的发展而逐渐降低，纵筋和型钢的预压应力逐渐增加，从而造成构件的抗裂性能降低。配筋率越高，应力重分布效应越明显。.④提出了用于由收缩徐变和预应力筋松弛引起的截面各部分内力变化及预应力损失的计算公式，计算公式具有一定的准确度。.⑤截面徐变应力均匀分布时预应力筋的预应力损失最小；非均匀分布时，偏心直线和曲线预应力筋的预应力损失较为接近，损失规律是一致的。而截面混凝土的预应力损失对徐变应力形式并不敏感。总体来看，型钢对混凝土的约束作用与截面徐变应力分布形式关系不大。.⑥加载致裂试验验证了第一批试件测试数据的有效性，采用PRC构件公式来计算预应力筋的长期预应力损失是可行的。