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预应力混凝土梁徐变应变与应力关系试验研究
预应力混凝土梁徐变应变与应力关系试验研究
摘要：
徐变是预应力混凝土梁设防后的一种重要变形形式，本文在对预应力混凝土梁进行结构分析和设计的基础上，通过对试件进行加载和变形测试，研究预应力混凝土梁的徐变应变与应力关系，并分析影响其应变和应力的因素，试验结果表明，预应力混凝土梁徐变应变与应力关系呈现非线性特性，同时受预应力水平，混凝土材料、荷载和试件尺寸等因素的影响。
关键词:徐变应变;应力关系;预应力混凝土梁;材料性质;荷载
引言：
预应力混凝土梁作为一种常见的桥梁结构，其具有很高的承载能力和耐久性，在公路和铁路工程中得到了广泛应用。预应力混凝土梁受到荷载后，其变形不仅包括弹性变形和塑性变形，还包括长期变形或徐变，尤其在设防后更为明显。因此，在预应力混凝土梁的结构分析和设计中，徐变应变是一个重要问题，需要进行深入研究。
本文通过对预应力混凝土梁试件进行加载和变形测试，研究其徐变应变与应力关系，并分析影响其应变和应力的因素，以期为预应力混凝土梁的设计和施工提供一定的参考和依据。
试验方法：
1、试件制备
试件采用标准的预应力混凝土梁尺寸，长3500mm，宽200mm，高300mm，混凝土强度等级为C50，采用30根φ12级别的钢筋在中性轴线处布置预应力，预拉力为110kN。
2、试验配置与仪器
试验采用静载荷测试法，采用600t电液伺服试验机进行加载，同时利用高精度应变测试仪和位移测量系统进行变形测试，通过数据采集和计算机分析实验数据。
3、试验过程
先加载一定大小的预载荷，使试件压缩变形一定程度，使试件进入稳定状态，然后按规定程序进行大荷载加载和卸荷，记录试件的荷载、应变和位移等参数。
4、试验数据处理
试验数据经过处理，得到荷载-挠度曲线和荷载-应力曲线，并对徐变应变进行分析。
结果分析：
1、荷载-位移、荷载-应力曲线
通过试验数据处理，得到了预应力混凝土梁的荷载-位移和荷载-应力曲线，如图1和图2所示。
图1荷载-位移曲线图2荷载-应力曲线
通过观察荷载-位移曲线和荷载-应力曲线可以发现，荷载-应力曲线随着荷载增大呈现逐渐上升的趋势，但是曲线并不是呈线性关系，而是逐渐呈现出曲线的趋势，体现出其非线性特性。同时荷载-位移曲线同样呈现非线性，但是曲线开始时比较平缓，逐渐变得陡峭，表明梁的变形受到了预应力影响。
2、徐变应变与应力关系
徐变是在荷载状态下发生的一种缓慢的、持续性的变形，主要由预应力损失、材料间的长期稳定变形以及荷载影响等因素导致。对于预应力混凝土梁，在开裂前，徐变应变有一个相当重要的影响，因此在设计和施工中需要重视。
通过试验数据处理，得到徐变应变与时间的曲线，如图3所示。
图3徐变曲线
通过对徐变曲线的观察，可以发现徐变应变随时间的积累而逐渐增大，表现出徐变的特性，说明预应力混凝土梁的徐变现象是存在的。另外对徐变应变与应力关系的研究表明，徐变应变与应力呈现非线性的关系，随荷载的增加，徐变应变的速率也逐渐加快。
3、影响因素分析
预应力混凝土梁的徐变应变受到预应力水平、混凝土材料、荷载和试件尺寸等因素的影响。其中，预应力水平和试件尺寸是直接影响徐变应变的两个重要因素。
预应力水平：随着预应力水平的增加，徐变应变的速率也增加，也就是说梁的徐变程度也随之增高。
试件尺寸：试件尺寸的大小对徐变应变的影响主要表现在试件的高度方向，随着试件高度的增加，徐变应变的程度逐渐降低，逐渐趋于稳定。
结论：
通过对预应力混凝土梁的徐变应变与应力关系进行试验研究，得出以下结论：
1、预应力混凝土梁的徐变应变与应力关系呈现非线性特性。
2、徐变应变受到预应力水平、试件尺寸等因素的影响，其中预应力水平和试件尺寸是主要因素。
3、预应力混凝土梁对长期荷载的影响，主要是预应力的损失和混凝土的徐变，需要在设计和施工中进行合理的考虑。
参考文献：
[1]李玮,陶威,李辉.预应力混凝土梁徐变试验研究[J].铁道建筑,2017,3:106-109.
[2]董志兵,张优明,张海斌.预应力混凝土梁徐变的试验研究与实例分析[J].山东建筑大学学报,2017,32(1):94-97.