体外预应力加固混凝土梁试验研究

介绍体外预应力加固混凝土梁的试验研究,包括体外预应力加固普通混凝土梁、全预应力混凝土梁和部分预应力混凝土梁。研究表明体外预应力是一项有效的加固混凝土受弯构件的技术,施加适当体外预应力能显著提高构件的抗弯极限强度,有效控制超载引起的受弯混凝土构件的裂缝发展,延长混凝土受弯构件在重复循环荷载作用下的疲劳寿命。     

体外CFRP预应力筋混凝土梁的受力性能

对体外碳纤维增强复合材料(CFRP)预应力筋混凝土梁的抗弯性能进行了试验研究,根据试验结果对其受力过程、承载力、延性性能和破坏模式等进行了描述,同时编制了体外预应力混凝土梁的非线性全过程分析程序,对体外CFRP预应力筋混凝土梁进行了参数分析,进而推导了体外预应力混凝土梁的简化计算公式.结果表明:理论计算值与试验值吻合较好;张拉预应力筋时是否持荷以及持荷大小对梁的抗弯性能影响可以忽略;体外CFRP预应力筋可以大幅度提高钢筋混凝土梁的承载力,减小梁体变形和开裂程度;梁体内非预应力钢筋可以明显改善体外CFRP预应力筋混凝土梁的裂缝分布和延性;体外CFRP预应力筋混凝土梁的延性指标可达到2.5左右.     

能量变分法求解体外索在外荷载作用下的应力增量

本文针对现行规范中关于外荷载形式的特点，提出了利用能量变分原理求解在均布荷载和集中荷载作用下体外索中应力增量较为全面的计算方法。     

体外预应力加固预应力增量的计算

体外预应力加固技术是现如今最有效的加固既有预应力混凝土桥梁的方法,可大幅提高原桥刚度及承载能力并克服其他加固方法中难以克服的二次受力问题。利用结构变形前后的几何关系,提出了在车道荷载作用下三折线布筋形式的体外预应力应力增量计算公式,计算公式的物理意义明确,并可分别计算不同荷载及不同布筋形式下的体外预应力应力增量。通过一座预应力混凝土简支T梁的加固设计实例,计算了体外预应力在车道荷载作用下的应力增量及施工阶段、使用阶段梁的上下缘混凝土应力,为简支梁的体外预应力加固工程提供了理论技术支持。     

碳纤维(CFRP)体外预应力混凝土梁的试验研究

;进行了4根编号分别为B1、B2、B3和B4的体外预应力混凝土简支梁受力全过程的试验研究.其中B1、B3和B4梁的体外预应力筋为碳纤维筋,B2梁的体外预应力筋为带塑料套管的无粘结钢绞线.全部试验梁采用三分点加载方式.试验表明,体外预应力混凝土梁的跨中荷载一挠度曲线呈现为三折线的形状,分别以受拉区混凝土开裂、梁内非预应力受拉钢筋屈服及混凝土压碎为特征点.试验还表明,无论是钢绞线体外筋还是CFRP体外筋,从开始加载到构件破坏的过程中,体外预应力筋应力增量与跨中挠度基本呈直线关系.这些现象均与相应的体内无粘结预应力混凝土梁的现象一致.试验结果为建立统一的既适用于体外预应力钢筋又适用于体外预应力CFRP筋的极限应力计算方法提供了基础.     

预加力对开裂预应力混凝土梁体刚度效应的影响分析

为了研究预加力对预应力混凝土梁桥开裂梁体刚度效应的影响,以公路桥梁中常用的预应力混凝土小箱梁和T梁为研究对象,基于设计规范中开裂预应力混凝土受弯构件刚度计算原理,采用统计分析、室内试验梁和实桥试验相结合方法,分析开裂预应力混凝土梁受拉区预压应力与梁体短期抗弯刚度的关系。结果表明:小箱梁和T梁受拉区混凝土开裂后,随预加力在受拉区混凝土所产生预压应力的增大,开裂梁体短期抗弯刚度提高;对于开裂预应力混凝土梁桥,采用增设体外预应力钢束的加固方法进行加固,可以有效地提高梁体短期抗弯刚度,较好地抑制梁体受力裂缝的发展。     

体外预应力加固混凝土简支梁的试验研究

体外预应力结构相对于传统的体内预应力结构具有维护管理方便、预应力损失小、施工工期短等优点。因此,体外预应力技术广泛应用于已有混凝土结构的加固及维修。文章基于体外预应力加固技术的特点,采用室内实验模拟了实际工程中混凝土受弯构件的工作状况,对体外预应力转向器等对试验梁的影响进行了分析,指出了其破坏特征,为体外预应力加固桥梁提供了依据。试验证明,利用体外预应力技术加固混凝土简支梁桥,可以明显提高承载力及延性。     

体外预应力混凝土梁挠度试验研究

该文介绍了一项体外预应力混凝土梁挠度的试验研究.通过8根T型截面简支梁静力加载试验,其中6根施加体外预应力和2根不加预应力.主要分析预应力筋、不同转向结构个数、张拉方式和力筋形式对T型截面简支梁挠度的影响.记录各梁受力过程、破坏形态和挠度变形的全部过程.试验结果表明体外预应力筋能提高梁的承载能力,有效阻止裂缝的开展,控制梁的变形,体外预应力能有效地减少梁的挠度,并且不同的转向结构个数、张拉方式和力筋形式都对梁挠度变形有影响.     

体外预应力组合梁桥预应力损失计算

为准确计算体外预应力组合梁桥预应力损失值,在已有研究的基础上,总结导致该类型梁桥预应力损失的6个关键因素(预应力筋回缩和锚具变形、预应力筋与转向块之间的摩擦、预应力筋松弛、混凝土徐变、混凝土收缩、温度变化),并分别推导了相应的简化计算方法.计算预应力筋回缩和锚具变形以及摩擦引起的预应力损失时采用材料力学方法和平衡原理;计算预应力筋松弛引起的预应力损失时参考预应力混凝土梁的相关经验公式并结合试验结果进行修正;计算混凝土徐变、收缩以及温度效应引起的预应力损失时近似采用力法原理和等效荷载法.     

超声波测量混凝土密实度在桥梁承载力评价中的应用

针对桥梁中箱梁腹板、顶底板预应力筋间尺寸小且配筋密集的部位混凝土不密实现象，依据超声回弹综合法的测强原理，提出混凝土密实度系数的概念。基于概率思想提出了2种桥梁整体密实度的计算方法，通过4片后张法变截面预应力工字梁的超声回弹试验，计算了混凝土梁的密实度，分析了混凝土密实度的分布规律。通过弯曲静载试验，分析了混凝土密实度对桥梁开裂荷载与极限承载能力的影响，给出了考虑密实度的预应力工字梁开裂荷载和极限荷载的计算公式。结果表明，尺寸及配筋会影响混凝土的密实度，混凝土密实度近似正态分布，以均值为中心95％保证率的密实度上下限的表征方法能更好地表征混凝土的密实度，考虑混凝土密实度计算桥梁承载力更加符合实际。     

大悬臂钢-混凝土组合脊骨梁的剪力滞效应

通过模型试验,首先研究了带波形钢腹板大悬臂挑梁的钢-混凝土组合脊骨梁正、负弯矩截面在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应,探讨了混凝土板和钢底板上弯曲正应力的横向分布规律;然后基于能量变分原理和换算模量法,提出了多弹性模量、多最大剪切转角差函数和考虑横向预应力影响的组合脊骨梁剪力滞效应的理论计算方法;最后分析了悬臂长度对组合截面剪力滞效应的影响.试验、理论和有限元分析结果的比较表明:组合脊骨梁的正、负弯矩截面均存在明显的剪力滞现象,所提出的理论计算方法能够满足工程设计的精度要求.     

体外配置CFRP预应力筋RPC梁受弯性能非线性分析

为研究钢纤维对体外配置碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)预应力筋活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)梁受弯性能的影响大小,探讨能否凭借RPC中钢纤维的掺入代替普通钢筋的作用,以预应力度为试验参数,进行两根体外配置CFRP预应力筋RPC梁受弯加载试验,明确梁的受力破坏过程特征。试验结果表明:梁内未配置任何普通钢筋、预应力度为1.0的全预应力梁发生少筋特征的脆性断裂破坏;梁内配置普通钢筋、预应力度为0.71的部分预应力梁,其承载能力及极限变形较全预应力梁分别提高88.7%和18.1%,破坏模式为梁内非预应力钢筋屈服、受压区混凝土压碎的延性破坏。钢纤维的掺入对全预应力梁抗弯性能的提升作用有限,普通钢筋的配置对体外CFRP预应力RPC梁受弯性能的改善作用显著,因此实际工程中不宜过高估计钢纤维的作用而取消体内非预应力钢筋的配置。基于试验结果编制非线性分析程序,并据此对部分预应力梁进行了数值参数分析,结果表明:相比体外CFRP预应力普通混凝土梁,采用RPC更能发挥CFRP筋的高强特性;有效预应力及预应力度的改变对体外CFRP预应力RPC梁极限变形的影响显著高于对其承载能力的影响。     

50m T梁碳纤维板加固的计算方法

目前《公路桥梁加固设计规范》和《混凝土结构加固技术规范》均没有给出预应力构件粘贴碳纤维材料加固的计算方法,基于预应力设计原理推导了预应力构件碳纤维加固承载力计算方法,以某3~50m预应力混凝土T梁碳纤维板加固工程为例,给出了粘贴碳纤维材料加固预应力混凝土T梁桥的计算过程,本文研究成果对预应力混凝土T梁加固设计具有一定参考价值。     

CFRP体外预应力加固钢筋混凝土T型梁试验

利用波形齿锚具实现横向张拉CFRP片材的体外预应力加固技术,对4根完全相同的7 m跨度的T型梁进行加固(梁侧加固3根梁,其中1根梁考虑二次受力影响;梁底加固1根梁);利用普通粘贴CFRP的加固技术对另一根梁进行加固(加固前与前4根梁完全相同);然后对加固后的5根梁进行试验研究。结果表明:梁侧或梁底CFRP片材体外预应力加固能同时显著提高混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载、极限承载力以及截面刚度,能有效限制混凝土裂缝宽度的发展,也能充分发挥CFRP片材高强性能,同时加固时有无初始荷载即二次受力对加固后的梁在承载力及变形能力方面均无明显影响。     

预制节段干接缝体外预应力混凝土简支梁抗剪性能试验

预制节段干接缝体外预应力混凝土梁是一种适应于快速化施工的新型桥梁结构形式,然而预制节段干接缝体外预应力混凝土梁的斜截面抗剪破坏机理尚不明确。针对此类状况以文献[18]中推荐的箱型截面为原型,进行4根预制节段干接缝体外预应力混凝土梁和3根整体式体外预应力混凝土梁的1：8缩尺模型试验,揭示不同剪跨比（1.5,2.0和2.5）、接缝类型（整体式接缝和干接缝）以及接缝数量（2和4）对预制节段干接缝体外预应力混凝土梁斜截面抗剪性能的影响。在试验过程中观测裂缝的发展,记录体外束应力增量、挠度发展规律、接缝张开情况和破坏形态。试验结果表明：体外预应力预制节段干接缝混凝土梁在键齿处容易产生裂缝;剪跨比是影响节段梁和整体梁抗剪承载力的主要因素,随着剪跨比增大,节段梁和整体梁的抗剪承载力明显降低;在剪跨比小于或等于2.0时,预制节段干接缝体外预应力混凝土梁的抗剪承载力小于相应的整体式混凝土梁的抗剪承载力;根据节段式混凝土梁的接缝是否张开,节段式混凝土梁的受力过程可划分为接缝张开前、后2个阶段;在接缝张开前,节段式混凝土梁的力学行为与整体式混凝土梁的无异;接缝张开前、后,节段式混凝土梁的力学行为发生改变;接缝是控制梁抗剪承载力的主要因素,但接缝数量对节段式混凝土梁抗剪承载力的影响不显著。     

体外预应力混凝土梁接缝剪切性能及影响因素分析

接缝作为节段施工体外预应力混凝土桥梁的关键构造,也是施工薄弱环节,其力学性能直接影响桥梁整体的承载能力。依托广州市"体外预应力节段施工新技术研究"科技计划项目,以广州地铁4号线节段施工体外预应力混凝土梁为参照,采用ANSYS有限元程序建立梁的非线性数值分析和对比模型,分析节段施工体外预应力混凝土梁接缝处的剪切性能及其影响因素,得出模型梁干接缝直接剪切模式下的受力分布规律,以及接缝构造类型、混凝土强度和接缝界面的粗糙程度等对体外预应力混凝土梁剪切性能的影响程度,供工程实践参考。     

体外预应力混凝土桥梁弯曲性能非线性分析

本文建立了体外预应力混凝土桥梁非线形有限元分析模型。模型除了考虑了一般混凝土结构具有的材料非线性和几何非线性外,还考虑体外预应力混凝土结构特有的二次效应以及预应力筋在转向块处的滑移,并对体外预应力筋在多个转向块处发生滑移的情况给出了分析方法。根据此有限元分析模型,使用面向对象的方法编制了有限元分析程序EPA。最后使用此程序对体外预应力混凝土梁的弯曲性能进行了参数分析,所分析的参数包括体内体外混合配筋、二次效应、接缝和体外预应力筋在转向块处的滑移等。     

浅谈体外预应技术在我国的应用前景

阐述了体外预应力结构的概念、发展概况 ;介绍了体外预应力混凝土梁的研究现状等 ,并对体外预应力技术在我国的应用前景作了一些展望     

体外预应力钢-混结合梁桥温度效应分析

针对简支体外预应力钢-混结合梁,考虑钢梁与混凝土之间的相对滑移,温度沿混凝土截面线性分布,体外预应力筋直线布置,剪力钉所受到的剪力和钢梁与混凝土板的相对滑移呈线性关系,推导出结合梁及体外预应力筋由温度效应产生的内力计算公式。通过算例与有限元分析进行对比,并讨论了在日照温度效应下,各种因素对体外预应力钢-混结合梁温度应力的影响。结果表明:公式法和有限元法计算结果吻合;日照温度效应使简支结合梁的混凝土板受压,钢梁顶部受拉,底部受压,对体外预应力筋应力影响很小;当剪力钉刚度足够大时,温度应力不随剪力钉刚度变化而变化,剪力钉布置和桥梁跨度对体外预应力钢-混结合梁温度应力的影响不大。     

CFRP筋加固梁抗弯刚度影响因素的试验研究

通过CFRP筋体外预应力加固钢筋混凝土梁的试验,研究了混凝土标号、原梁配筋率、体外预应力束弯折角度、损伤度及带载水平对加固梁刚度的影响。通过研究得出了相应结论。其研究成果对CFRP筋体外预应力加固技术具有一定的借鉴作用。