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预应力混凝土箱梁温度效应试验研究
摘要
本文通过对预应力混凝土箱梁进行温度效应试验，研究了温度变化对其施工及使用过程中的影响。实验结果表明，当温度升高时，箱梁中预应力钢束的应力及应变均有所增加，但其变化范围不大；箱梁的变形量也随温度的升高而增加，且变化范围较大。因此，在箱梁设计及施工中应考虑到温度因素的影响，采取适当的措施进行预防和治理。
关键词：预应力混凝土箱梁；温度效应；应力应变；变形量
1.引言
预应力混凝土箱梁作为一种常用的桥梁结构，在我国得到了广泛的应用。随着桥梁的长期使用和环境变化，桥梁结构所面临的影响因素也逐渐增多。其中，温度因素是影响混凝土结构的主要因素之一。
温度的变化会影响混凝土结构的应力、应变及变形量等力学性能。在桥梁施工过程中，温度的变化还会导致板错等问题的出现，带来更大的施工难度和质量问题。因此，在箱梁的设计及施工中，必须充分考虑温度因素的影响，采取相应的措施进行预处理和治理。
本文通过对预应力混凝土箱梁进行温度效应试验，探究温度变化对混凝土箱梁的应力、应变及变形量等影响，以期为混凝土结构的设计及施工提供一定的参考依据。
2.实验设计与方法
2.1实验箱梁样式及主要参数
本次试验采用的预应力混凝土箱梁为通常情况下的典型结构，“箱”形截面，长8米，宽1.5米，高1.8米，箱梁底部设有3根直径为16mm的预应力钢束，并分别设在箱梁的左、中、右部位。
2.2温度变化条件
实验中通过在箱梁上放置两个温度计，监测实验箱梁的表面温度。通过加热和制冷的方式，模拟箱梁在不同情况下的温度变化情况。具体条件如下：
（1）常温：箱梁表面温度为25℃左右。
（2）高温：箱梁表面温度维持在50℃左右。
（3）低温：箱梁表面温度维持在0℃左右。
实验中为保证数据的准确性，采用两个温度计同时测量。每次温度变化后，各传感器的数据记录时间为30分钟，共记录5次，进行数据处理与分析。
2.3测试参数及方法
本次试验采用应变计和位移计等测量仪器，测量箱梁在不同温度下的应力、应变及变形量等参数，并进行数据分析。
对于应力、应变值的计算，首先需要通过应变计生成一个应变值，而应力通过钢筋的弹性模量可知。对预应力钢束而言，其的弹性模量一般取为2.1e5MPa。因此，一旦确定了预应力钢束上的应变值，则其应力值也能够得到确认。
3.实验结果与分析
3.1温度变化对应力、应变的影响
在常温下，箱梁中预应力钢束的应变值与应力值均较小。当温度升高到50℃时，预应力钢束的应力值略有增加，但变化范围不大，约在1.5MPa以下。如图1所示，在常温和高温下，钢束应力的变化范围在1MPa左右。
相应地，当温度升高时，预应力钢束的应变值也随之增加。如图2所示，在常温和高温下，钢束应变的变化范围约在1.5ϵ×10^(-4)左右。
3.2温度变化对箱梁变形的影响
在常温下，测试的箱梁变形量约为31.5mm，在低温下变形量略有减小；而在高温下，箱梁变形量急剧增加，变形量约为38mm，增加了20%左右。
箱梁变形量的增加主要是由于箱梁的膨胀和收缩造成的。当环境温度升高时，箱梁内的混凝土会随之膨胀而导致箱梁的变形，而在低温下，箱梁内的混凝土收缩会导致箱梁的变形量略有减小。
4.结论
本试验研究了温度变化对预应力混凝土箱梁的影响，具体得出以下结论：
（1）当箱梁环境温度升高时，箱梁中预应力钢束的应变值和应力值都会有所增加，但增加量不大；
（2）当箱梁环境温度升高时，箱梁的变形量会急剧增加，增加量较大；
（3）箱梁的设计及施工必须考虑到温度因素的影响，采取适当的措施进行预处理和治理，以确保箱梁的可靠性和使用寿命。
本试验虽然能够初步解释温度变化对箱梁的影响，但实验结果还需进一步验证和完善。应进一步研究箱梁材料的力学特性，结合温度变化对材料固有性能的影响等问题，以便更深入地理解预应力混凝土箱梁的力学特性及其受力环境影响的机制。