预应力混凝土梁固有频率的试验分析摘要本文对五根无粘结预应力混凝土简支梁进行了模态频率的试验研究。利用动力检测方法测试了预应力混凝土梁在各级预应力水平下的固有频率；以及预应力简支梁在不同损伤情况下频率的变化规律。关键词：预应力混凝土梁；动力检测；固有频率Abstract:Inthispapernaturalfrequencyoffivepre~stressedconcretesim-plysupportedbeamisresearched.Accordingtotheanalysisofnaturalfre-quencyinlevelspre-stressedforcethroughthetechniqueofdynamictest,andexperimentstudyonnaturalfrequencyvariationregulationsfordifferentdam-agepre-stressedconcretebeams.Keyword:pre-stressedconcretebeams;vibrationtest;naturalfrequency;中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：房屋建筑、桥梁、水工等结构中人量使用预应力混凝土梁。然而在预应力混凝土梁在施工和使用阶段，预应力会不断地损失，从而降低结构承载力和安全度，甚至引起结构整体垮塌。传统的检测方法很难准确地检测到有效预应力，除非在建造预应力结构构件初期就在构件中埋设传感器之类的元件，否则很难准确地知道构件中预应力筋的实际受力状况［1-11］。因此，本文在实验室对无粘结预应力梁进行动力试验，研究预应力筋受力状况与预应力梁频率间的关系，以及预应力梁在各种损伤工况下梁的频率的变化，为进一步开展预应力结构的动力检测技术研究打下基础。1预应力混凝土梁动力试验概况?？1.1试件模型本文的试验对象为无粘结预应力混凝土简支梁，根据偏心距e的不同,共制作五根构件，编号分别为PC-KPC-2(e=100mm),PC-3>PC-4(e=70mm).PC-5(e=0),梁的儿何尺寸如图1所示。无粘结预应力筋采用低松弛1©S15.24钢绞线，截面积mm,MPa,混凝土的配比为：水泥：砂子：石子=1:1.90:2.86,水灰比为0.44,，外加剂(GL-B3-1)为1.74%?C,实测混凝土抗压强度为38.8MPa,试件实际长度L=4000mm,计算长度L0=3700mm,两端采用较支座支承。图1预应力梁示意图试验装置及试验步骤试验装置及位移计布置如图2所示，在受拉、受压钢筋及钢绞线的跨中、三分点以内贴电阻应变片(型号BX120-3AA),混凝土上的电阻应变片(型号S2120-80AA)贴在梁的跨中，梁的上下各贴一片，梁的侧面贴四片,用以测量钢筋、钢绞线及混凝土的应变。采用油压千斤顶加荷，用钢分配梁将荷载传递到试验梁的三分点上。图2试验装置振动测试系统的主要构成为：击振锤、加速度传感器、调理放人器、智能信号分析仪、DASP数据分析软件及计算机。如图3所示。图3动力测试系统试验主要步骤为：（1）施加预应力前，用力锤在第1至17点轮流瞬态激振，每一点敲击两次，采用压电式加速度传感器单点拾振，测取梁的初始模态参数（2）分级施加预应力，分别测出梁的模态频率。（3）静力加载分三步：加载至梁已开裂，控制荷载为破坏荷载的50%；加载至梁的裂缝已扩展，荷载控制在破坏荷载的70%-80%；加载至梁破坏，荷载不在上升。每级荷载下持荷1分钟，然后卸载，分别进行模态频率测试。2•测试结果及分析图4为试验梁PC-2在张拉力二90kN时的时域波形和其对应的频谱曲线图。本文分析了三根试验梁，表1为梁在各级预应力水平下的一阶、二阶、三阶频率，表2为梁在各不同损伤工况下频率。图4时域波形图和频谱曲线图表1预应力混凝土梁频率实测值表2试验梁各损伤状态下实测频率值从试验数据得到:（1）预应力筋张拉力从0到150kN,PC-1梁一阶自振频率减小了1.15Hz,变化率为2.86%,二阶自振频率减小了l・15Hz,变化率为0.74%,三阶自振频率减小了2.15IIZ,变化率0.76%；张拉力从0到180kN,PC-3梁一阶自振频率减小了1.13%,变化率为2.57%,二阶自振频率减小了8.38Hz,变化率为5.4%,三阶自振频率减小了7.87Hz,变化率为2.7%；PC-5梁一阶、二阶自振频率没有变化，三阶自振频率减小了l・12IIz。（2）无粘结预应力混凝土梁随着损伤程度的加重，频率逐渐减小。如PC-1,当裂缝可以观察到，高度为40伽时，一阶、二阶、三阶频率的分别降低0.79%.0、0.54%,当裂缝的高度扩展到120mm时，频率分别降低7.48%（一阶）、2.52%（二阶）、1.49%（三阶）；梁已破坏，频率分别降低21.76%（一阶）、11.69%（二阶）、3.17%（三阶）...