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一．试件设计 1. 试件制作 本次试验共制作了7根试验梁，其中有五根为无粘结预应力型钢混凝土梁，其余两根为对比梁：一根为型钢混凝土梁，一根为无粘结预应力混凝土梁。7根梁的梁长均为3.6m，净跨为3.4m，其中纯弯段长度为1m，剪跨段长度两边各为1.2m，梁的截面尺寸均为200×300mm。每根试验梁的梁内均配置有H型钢：HM148×100×6×9，该型号的型钢单位重量为21.4kg/m，截面面积为27.25mm2，每根型钢的长度为3.56m，型钢配钢率均为3.84%，型钢上翼缘和下翼缘的保护层厚度均为75mm。梁内受拉钢筋和受压钢筋均采用2B14钢筋，保护层厚度均为25mm。箍筋采用A6钢筋，箍筋间距非加密区为100mm，加密区为50mm，加密区长度为梁两端各500mm长。 设计的混凝土强度等级为C50，在湖南大学结构实验室采用搅拌机搅拌后浇筑。混凝土的原料采用R425水泥，湘江河砂，粒径为5~20mm连续级配的碎石以及少量减水剂。混凝土的水胶比为0.32，混凝土的配合比为水泥：砂子：碎石：水：减水剂=1：1.33:2.36:0.32:0.012。 无粘结预应力钢绞线采用1860级低松弛钢绞线：AS12.7和AS15.2，两种钢绞线的截面面积分别为98mm2和140mm2。由于采用前卡式张拉千斤顶，故预应力钢绞线的预留长度仅比梁长500~600mm左右。各试件设计参数如下表1所示： 表1 试件参数一览表 试件编号 混凝土强度 预应力钢筋 型钢配钢率 受拉钢筋 受压钢筋 预应力筋面积（mm2） 无粘结预应力型钢混凝土梁的两种截面布置如图1、图2所示（PSRCB-1,PSRCB-2采用图1所示截面布置，PSRCB-3~PSRCB-5采用图2所示截面布置。） 图1 截面布置方式1 图2 截面布置方式2 试件的型钢和钢筋骨架如图3所示。为了将型钢更准确地定位，并保证型钢在混凝土振捣过程中不发生偏移，混凝土浇筑前将焊在型钢翼缘上的栓钉点焊在了箍筋上。同时，无粘结预应力钢绞线由于自重发成下垂现象，为了保证无粘结预应力钢绞线呈直线状态，在跨中及跨中两侧各两处采用扎丝将钢绞线绑在了箍筋上。 图 3 钢筋骨架图 本次试验的梁采用钢模浇筑，分四次浇筑完成。每次浇筑每根梁留3个尺寸为150×150×150mm的混凝土立方体试块，与试验梁在同条件下养护28天后在压力试验机上测定其混凝土立方体抗压强度标准值（如图4所示），并以此确定混凝土的强度等级。各试件混凝土的力学性能如下表2所示： 表2 混凝土的力学性能 试件编号 立方体抗压强度(N/mm2) 推定混凝土强度等级 弹性模量(N/mm2) PSRCB-1 41.2 C40 3.25×104 PSRCB-2 39.7 C40 3.25×104 PSRCB-3 53.6 C50 3.45×104 PSRCB-4 47.9 C50 3.45×104 PSRCB-5 52.8 C50 3.45×104 SRCB 51.7 C50 3.45×104 PRCB 50.4 C50 3.45×104 注：混凝土弹性模量根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）取值。 本次试验采用的钢筋和型钢均为同一批次。在钢筋下料时，截取3根500mm长的钢筋留作材料性能试验用。在万能试验机上进行材料拉伸试验，本次试验所用钢筋的力学性能如下表3所示。型钢下料时，在型钢腹板上截取3根500mm长的型钢试样，按照国家标准（文献）进行加工并事先在试样表面贴上应变片以测量其弹性模量，型钢材料拉伸试验如图5所示，所得到的数据如表4所示。 对于As12.7和As15.2的无粘结预应力钢绞线，在下料时各截取1m长左右的试样3根，将塑胶管剥去，防腐油脂擦干净后在试验机上进行拉伸试验，得到的无粘结预应力钢绞线的力学性能如下表5所示。 表3 钢筋的力学性能 钢筋种类 屈服强度(N/mm2) 极限强度(N/mm2) 弹性模量(N/mm2) B14 434 537 2.02×105 表4 型钢的力学性能 型钢规格 屈服强度(N/mm2) 极限强度(N/mm2) 弹性模量(N/mm2) HM148×100×6×9 283.7 425.5 1.99×105 表5 钢绞线的力学性能 钢绞线种类 屈服强度(N/mm2) 极限强度(N/mm2) 弹性模量(N/mm2) As15.2 1772 1885 1.95×105 As12.7 1780 1860 1.95×105 注：钢绞线弹性模量根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）取值。 图 4 混凝土材性试验图 图 5 型钢拉伸试验图 2. 栓