混合配束部分预应力混凝土梁极限应力增量的统一伪非线性分析方法

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：A Unified Approach for a Pseudo Nonlinear Analysis of Partially Prestressed Concrete Beams Containing a Combination of Bonded and Unbonded Tendons

来自各地的研究人员针对采用粘结与非粘结混合配筋的部分预应力混凝土简支梁，提出了一种理性且通用的伪非线性分析方法，用于预测极限状态下预应力筋的应力增量Δfps。该方法符合国际规范，解决了经验公式低估梁体强度或有效预应力fpe低于极限强度fpu一半的情况。研究首次通过建立力平衡与本构关系，同步求解三个非线性方程，并引入粘结折减系数考虑无粘结影响。与16项实验数据的对比验证了该方法相较于ACI规范及其他方法的优越性，为工程师提供了实用流程图。

　　

一项研究提出了一种新颖的、理性且通用的“伪非线性”分析方法，专门用于预测在静力荷载作用下、配置有粘结和/或无粘结预应力筋的简支部分预应力混凝土梁中，预应力筋在极限状态下的应力增加值（Δf_ps）。这套新程序不仅与国际规范接轨，还特别解决了那些使用经验公式会低估梁的承载能力，或者当有效预应力（f_pe）低于预应力筋极限强度（f_pu）一半的特殊情况。

该方法的开创性在于，它首次通过建立截面内力平衡条件和相关的材料本构关系，构建了一个包含三个未知数的非线性方程组并对其进行同步求解。这三个未知数分别是：粘结钢质预应力筋的应力增量Δf_ps、无粘结钢质或碳纤维增强复合材料（CFRP）预应力筋的应力增量Δf_ps，以及截面中性轴的深度（c）。为了精确考虑无粘结预应力筋由于缺乏粘结而导致的应力增长不同于粘结筋的特性，该方法还引入了一个基于以往研究并通过合理假设推导出的“粘结折减系数”。

研究人员收集了来自十六项独立研究的实验数据，将本文提出的方法预测得到的预应力筋极限应力（f_ps）数据，与美国ACI规范以及其他学者提出的方法和公式的预测结果进行了对比。他们利用数据散点图和比较柱状图，详细评估了实验测得的Δf_ps与各种方法预测值之间的关系，同时还分析了实验Δf_ps与梁的跨高比以及荷载类型之间的关联。为了方便工程技术人员应用，论文中还提供了详细的方法流程图，使这一复杂分析过程的实现变得简单直观。