斜拉桥索塔U形钢束应力不均匀程度模拟分析方法

针对斜拉桥索塔U形预应力束张拉实测伸长量大于规范计算伸长量的现象,分析了张拉过程中钢绞线在弯道内的行为规律,指出重排列产生附加伸长,使钢绞线之间存在明显的应力差异。采用CAD模拟分析法计算得出,即使在理想状态下,忠建河特大桥U形预应力束张拉伸长量超出设计值37.7%,应力不均匀系数为0.388。结果表明:应力不均匀是钢束实测伸长量超限的重要原因;如果缺少有效的施工控制,少量钢绞线会因应力过高发生破断,造成结构质量和安全隐患。     

上海城市轨道交通高架区间U形梁设计与施工

该文以上海轨道交通某高架区间U形梁结构工程为研究对象,基于原型梁的加载实验,验证U形梁结构的可靠性。结合U形梁的特点,介绍了施工中梁体混凝土、预制模具体系、预应力加载、U形梁运输、架设过程中难点及关键工艺,对类似工程的设计与施工具有参考价值。     

缓粘结预应力混凝土梁极限承载力试验

通过4根预应力混凝土梁的极限承载力试验,分别对其开裂荷载、破坏荷载、控制截面应力、裂缝与变形进行了测试,对比了缓粘结与普通预应力混凝土梁的受力性能差异。从试验结果来看,缓粘结预应力混凝土梁具有较好的受力性能,缓粘结与普通预应力混凝土梁的挠度、应变实测数据变化规律基本一致。跨中截面体内应变测试结果表明,缓粘结与普通预应力混凝土梁的体内应变变化规律吻合较好。跨中截面钢筋应变与混凝土应变测试结果表明,缓粘结与普通预应力混凝土梁的应变变化规律基本一致,缓粘结预应力混凝土梁的实测值相对较大。缓粘结预应力混凝土梁的实际开裂荷载、破坏荷载大于普通预应力混凝土梁,矩形、T形缓粘结预应力混凝土梁的开裂荷载实测值较普通预应力混凝土梁偏大6%、10%,矩形、T形缓粘结预应力混凝土梁的破坏荷载实测值较普通预应力混凝土梁偏大4%、3%。缓粘结预应力混凝土梁裂缝宽度实测值较普通混凝土梁相对较小,表明缓粘结预应力筋与混凝土之间具有足够的粘结力。     

预应力筋的传递长度：预应力筋回缩量与初始预应力的函数

介绍预应力混凝土构件中预应力筋传递长度的计算公式，从力筋滑移量导出粘结应力，以７丝钢绞线说明的传递长度，回缩量，初始预应力三者的关系。     

预应力混凝土T梁抗弯承载能力试验研究与Ansys数值模拟

制作了一片有粘结预应力的混凝土T梁,置于自然暴露环境中养护790d后,采用千斤顶加载,进行抗弯承载能力试验研究。结合试验数据,获取了挠度、上缘混凝土、下缘普通钢筋和预应力钢绞线的应变变化规律,并将不同工作阶段的挠度试验结果与JTG D62-2004规范、GB 50010-2002规范和ACI 318-95规范的计算结果进行了对比分析。基于Ansys有限元软件,采用实体力筋法对预应力混凝土构件进行模拟,建立了预应力混凝土T梁的三维有限元实体模型,对试验梁加载过程中的挠度、混凝土及钢筋应变的变化规律进行了仿真分析。     

BFRPC与预应力钢绞线黏结-滑移本构模型

预应力钢绞线与玄武岩纤维活性粉末混凝土BFRPC(Basalt Fiber Reactive Powder Concrete)之间的黏结性能，对预应力BFRPC桥梁结构的抗弯承载力、裂缝控制、刚度等性能具有显著影响。为了明晰预应力钢绞线与BFRPC之间的黏结-滑移失效过程，通过中心拉拔试验研究了钢绞线直径和黏结长度对预应力钢绞线与BFRPC之间黏结性能的影响。深入探讨了黏结应力-滑移曲线特征、黏结强度及影响因素；建立了BFRPC与预应力钢绞线的分段式双线型线性黏结应力-滑移本构关系模型；综合考虑钢绞线螺旋缠绕特征与旋转滑移失效模式，修正了预应力钢绞线与BFRPC的极限黏结强度计算模型。研究结果表明：对于相同直径的预应力钢绞线，黏结长度每增加100 mm,初始黏结应力下降15%～18%,极限黏结应力下降20%～23%;泊松效应会削弱混凝土和钢绞线之间的握裹力，使得黏结强度与钢绞线直径成反比；钢绞线与BFRPC的黏结-滑移本构关系模型可有效区分拉拔损伤的线性段和滑移段；建立的极限黏结强度修正模型精度良好，误差控制在理论计算控制线两侧±8%以内。     

预应力高性能混凝土桥的预应力损失比较

在5片预制预应力高性能混凝土梁中埋设振弦式应变传感器,从制作起测其应力已有3年.通过测试梁预应力钢束处混凝土应变变化来反映预应力的变化.实测总预应力损失约为总张拉应力的28%,较高压应力使高性能混凝土梁的预应力损失比普通混凝土梁大.按美国国家公路与运输协会标准制定的标准荷载抗力系数(AASHTO LRFD)和美国公路合作研究组织(NcHRP)18-07课题中推荐的相关标准分别计算出预应力损失,并与实测值进行对比.对第2跨梁的平均预应力损失进行评估,采用AASHTO LRFD法估高了20%,而采用NCHRP法估低16%,NCHRP法更具包容性和地域适应性.按实测数据计算弹性压缩预应力损失并考虑第2跨连续梁不均匀收缩所得平均实测预应力损失值与按照NCHRP法计算值之间误差在10%以内.     

预应力超高性能混凝土梁的受弯性能研究

对超高性能混凝土(UHPC)的单轴受压应力一应变全曲线和UHPC梁的受弯性能进行了试验研究以及理论分析.研究结果表明:UHPC具有良好的受压变形性能,就试验中使用的UHPC而言,其峰值点应变可达3 500×10-6,极限应变可达4 500×10-6;UHPC梁具有良好的延性和极限变形能力,其极限变形可达到梁跨径的1/42～1/34;用提出的计算方法得到的预应力UHPC梁的破坏模式、开裂弯矩、极限弯矩以及钢绞线极限应力与试验结果吻合较好,说明这种计算方法具有较高的精度.     

轨道交通新型连续U梁设计研究

针对常规大跨轨道交通连续结构与简支U梁连接段的不匹配问题,提出了一种集连续箱梁桥与U型梁于一体的新型连续U梁结构。该结构具有较大的跨越能力,且实现了与常规U梁的平顺连接,提升了轨道交通高架线路的景观效果。通过建立ANSYS三维实体有限元模型,对新型连续U梁截面的正应力与剪应力分布规律进行分析和讨论,并采用Midas梁单元模型对某新型连续U梁的纵向预应力钢束布置进行了研究。研究表明:新型连续U梁截面正应力分布满足平截面假定,可采用梁理论对其力学行为进行分析,且该类型梁具有较好的力学特性和景观效果,可广泛应用于轨道交通高架线路中。     

体外预应力钢-混凝土组合连续梁试验研究

进行了预应力钢-混凝土组合连续梁的静载全过程试验，分析了荷载-跨中变形特征，沿梁长度的滑移分布规律，截面高度方向的应变分布、预应力筋应力变化以及连续梁的内力重分布机理、破坏模态与极限强度；非线性有限元分析结果、简化计算模型预测结果与试验结果吻合较好。     

斜拉桥索塔锚固区双层U形预应力束的张拉控制试验研究

通过模型试验和有限元分析,确定了双层U形预应力筋的张拉控制程序。比较张拉后模型内部传感器测试的预应力效应和采用空间有限元分析的应力结果,可以检验U形预应力筋张拉后是否达到设计要求的预应力状态,从而得出张拉程序的可靠性。结果表明:正确的张拉操作程序,不仅能将实测张拉伸长值与理论伸长值的偏差控制在规范之内,而且能使得张拉后的预应力效应达到设计的要求。     

比利时高速铁路采用的新型预制预应力预弯U形组合梁

受当地环境限制,比利时布鲁塞尔单线高速铁路桥梁采用了预制预弯预应力综合技术的U形组合梁体系。由于上拱度的实测值和由传统计算方法得到的计算结果存在差异,研究人员对组合梁中混凝土时变效应进行更深入的研究。介绍一种更准确的梁体收缩徐变长期效应分析方法。通过将2．5年期间得到的应变实测值与理论计算值进行对比分析发现,与按龄期调整的有效模量法相比,逐渐近似法的计算结果与实测应变值更吻合。     

体外预应力加固RC梁受力性能试验

为了确定合适的张拉控制应力和束高,为体外预应力加固提供合理的参数,制作了7根缩尺试验梁,分别开展了不同张拉控制应力和束高下的体外预应力加固RC梁受力性能、破坏模态和极限承载力的试验研究,测试了荷载、挠度、应变、裂缝的发生以及发展状况等。同时,依据承载力理论计算得到各试验梁的理论承载力,利用ANSYS软件将试验值与计算值进行对比分析。研究结果表明:被加固梁破坏模态与未加固梁类似,均呈现显著的塑性破坏特征,二者破坏前有明显的裂缝发生、发展过程,但持续时间较未加固梁大大增加;增大束高有利于提高梁的承载能力,但束高增大到一定程度后,由于挠度增加导致钢束对梁体二次效应显著,梁体承载能力的增大效应显著削弱;张拉控制应力越大,被加固梁开裂荷载与极限荷载越大,钢绞线应力增量越小,较大的张拉控制应力有利于充分发挥体外预应力加固效应,但当张拉控制应力小到一定程度时,改变张拉控制应力大小对被加固梁承载力几乎无影响;相比于变化张拉控制应力,束高的改变对梁体受力性能的影响更加显著;体外预应力加固在提高原梁承载能力的同时,显著改善了其延性,破坏时梁体塑性发展更加充分。     

预应力混凝土梁徐变性能试验

通过对6根1:5模型梁的800 d长期试验,对预应力混凝土梁的徐变性能进行了系统的研究,重点考察了混凝土种类、预应力筋张拉方式以及截面上、下缘应力差等因素对梁徐变变形、徐变应变、截面曲率、预应力筋应变和钢筋应力等的影响;基于龄期调整有效模量法,编制了步进法时随有限元分析程序,并应用该程序对试验进行了全过程模拟分析;提出了综合考虑混凝土种类、预应力筋张拉方式以及截面应力差等多因素影响的预应力混凝土梁徐变变形设计建议计算公式.结果表明:有限元分析结果及该设计建议公式计算结果均与试验值吻合较好,且设计建议公式计算结果更为吻合.     

预应力混凝土叠合梁的条带法分析

运用钢筋和混凝土的应力-应变关系、几何条件和平衡条件，用条带法实现积分．对预应力混凝土叠合梁进行电算分析．计算结果基本能够反映预应力混凝土叠合梁的两阶段受力特征。     

轨道交通30m下承式预应力混凝土槽形梁结构分析

槽形梁是一种下承式预应力混凝土桥梁结构,具有建筑高度低、减少噪声等特点,但作为开口薄壁构件,受扭性能差,受力机理复杂。以上海某轨道交通停车场为背景,通过建立带预应力的有限元空间计算模型,分析了槽形梁空间受力特性,对类似工程槽形梁设计具有一定参考作用。     

预应力混凝土板梁承载能力的测试与评价

采用重力加载系统，模拟预应力混凝土板梁在正常使用极限状态的荷载效应，对试验板梁的应力、应变、挠度和裂缝进行理论计算，通过理论值与实测结果的对比分析，评价试验板梁的承载能力。     

长寿长江公路大桥索塔节段足尺模型试验研究

为研究小半径大吨位U形预应力钢束的孔道摩阻系数、钢束伸长值以及索塔锚固区的应力分布规律,以重庆长寿长江大桥索塔锚固区为研究对象,在理论分析的基础上进行了索塔锚固区节段的足尺模型试验.介绍了模型试验的内容、步骤、方法.通过测试分析得出了U形塑料波纹管孔道合理的摩阻系数和钢束伸长值.对索塔模型在U形预应力下以及斜拉索作用下的应力进行了量测与计算分析,指出了节段的应力分布规律,并将试验结果与有限元分析计算结果进行了比较.两者分布规律吻合较好,结果表明结构设计安全可靠.     

低回缩预应力钢绞线锚具应用于腹板竖向预应力的应力场的计算与实测

针对低回缩预应力钢绞线体系应用于箱梁腹板的应力场计算设计了矩形薄板试验,对预应力即时损失以及矩形薄板各截面竖向预压应力场进行了测试.根据箱梁腹板在竖向预应力作用下的受力特点,利用竖向局部荷载作用下弹性力学平面应力问题的解析解,用多项式拟舍得出应力扩散角、应力均匀度和名义应力度之间的计算公式.预应力损失测试结果表明,这种低回缩预应力钢绞线锚具的预应力即时损失值低于5%,从而证明了该体系应用于短索能有效地提高预应力效率,若应用于箱梁腹板能提高箱梁的抗剪可靠性.弹性理论计算结果与矩形薄板试验测得的竖向预应力作用下的应力场吻合较好,当扩散角a小于26.5.时,能保证各截面处于较高的应力水平和应力均匀度,表明了低回预应力钢绞线锚具应用于腹板竖向预应力时具有优越性.     

施工阶段钢绞线摩阻损失变化规律探索

对钢绞线张拉理论精确伸长量和预应力损失之间的关系进行初步分析。在几个施工现场进行钢绞线逐级张拉试验，得出在较高锚下应力度下，实际摩阻损失与锚下应力大致呈线性规律变化。通过设置线性起始点偏差的阀值，来分析不同长度钢绞线的合理初应力起算点。通过分析伸长量偏差与预应力损失偏差的比值，初步得出伸预率比与钢绞线长之间的线性变化规律。