先压法双作用预应力梁的研究与实践

先压法拉压双作用预应力是混凝土结构的一个突破，它在世界上首次提出了压杆－拉筋系统的后屈曲平衡理论；同时采用的先压法大柔度预应力筋，解决了几十年来先压法无法实际运用的难题，并在世界上首次将高跨比为1／30的先压法双作用预应力支梁应用于工程实体中。     

双预应力混凝土梁的试验研究

通过４根双预应力混凝土试验梁的试验，验证了预压钢筋的有效性。在梁端锚固用梁间开洞锚固基础上提出了一种立足于国产材料和设备的新型固体系，大大减少了传力锚固的反拱值。对传力锚固前后洞口局部的混凝土应力进行了有限元分析，提出了预拉钢筋对减小预压过程中较大的局部拉应力是必不可少的。     

预应力钢筋混凝土结构的一些基本知识(续完)

四、预加应力的方法混凝土获得预加压力的方法甚多。有用蒸汽或电流的热张法,将钢筋加热,使它伸长而锚仕其两端,待冷却后发生预应力。有用膨胀水泥制造混凝土的自张法,由于混凝土在硬结过程中的体积膨胀与钢筋间的粘结力使钢筋受拉,同时混凝土中也逐渐形成预压力。此外,还有其他许多方法,但最有效的主要方法,是用预加钢筋以拉力来使混凝土受压。此时钢筋内拉力被混凝土的压力所平衡。根据钢筋张拉在混凝土浇灌时间的先后程序,用预拉钢筋来造成混凝土预压力的方法,可分先张与后张两个基本方法。 1.先张法即在浇灌混凝土之前将钢筋张拉。由张拉钢筋所引起的反力,传到特制的传力架,在混凝土浇     

预应力CFRP筋混凝土板试验研究

设计了一种以CFRP筋用作预应力筋的新型板结构,对预应力CFRP筋混凝土板实现过程中的关键性问题—CFRP筋锚固系统进行了试验研究,并对预应力CFRP筋混凝土板进行室内抗弯性能试验,系统地分析了预应力CFRP筋混凝土板的开裂荷载、极限荷载、CFRP筋应力状态和破坏形态等,结果表明:受拉区配有普通钢筋的无粘结预应力CFRP筋混凝土板的抗弯受力过程大致可分成3个阶段:加载初期的弹性受力阶段,裂缝出现至拉区普通钢筋屈服的弹塑性阶段,CFRP筋主要承拉的变形快速发展破坏阶段;无粘结预应力CFRP筋混凝土板的破坏形式为CFRP筋的低模量导致的变形快速发展,裂缝延伸,有效受压混凝土面积减小导致的混凝土压碎失效;裂缝形态多为等间距的平行裂缝,裂缝初期发展较慢,在普通钢筋屈服后迅速开展。     

先张法预应力梁中混凝土弹性压缩应力损失的计算

本文根据先张法预应力构件在预应力钢筋放松时，混凝土已与预应力钢筋粘结成一体而共同工作的机理，在建立扣除弹性压缩预应力损失后的有效预加力和截面抗力之间形成平衡方程的概念中以及最后在扣除弹性压缩应力损失后的预加力作用在构件上的混凝土应力验算中，都采用换算截面的几何特性，从而建立了概念清晰的先张法预应力梁弹性压缩应力损失计算公式，通过分析，评比论证了本文方法的正确性。     

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。     

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.     

双预应力混凝土梁预压钢筋锚固的研究

双预应力混凝土梁是设有预压粗钢筋的预应力混凝土简支梁，其技术关键是预压钢筋的锚固系统。所研究的锚固系统是由高强螺母、钢锚板和锚固钢筋组成。２根长度为５．５ｍ的梁试验和有限元法分析证明这种锚固系统是可靠的。文中还介绍了双预应力混凝土梁变形的特点和有关预应力损失问题。     

核芯混凝土索塔锚固结构试验

超大跨度斜拉桥因承担功能、跨越能力增加，斜拉索索力增大，对索塔锚固结构承载能力和抗裂性能需求提升。常泰长江大桥采用新型的核芯混凝土索塔锚固结构，斜拉索交错锚固于外包钢壁板的核芯混凝土，充分利用混凝土抗压能力和钢材抗拉能力，提升结构承载能力，钢壁板外包于核芯混凝土，降低结构开裂风险。设计了10个核芯混凝土锚固结构缩尺试件，通过试验研究其在交错索力下的开裂模式、承载能力及破坏机理等结构行为，探究了横向抗弯钢筋、水平分布钢筋和剪跨比对结构性能的影响规律。结果表明：(1)核芯混凝土索塔锚固结构具有良好的承载力，同时不产生表观裂缝，可满足超大索力的锚固需求；(2)在交错荷载作用下，锚固结构呈现出与经典拉压杆相同的受剪破坏模式，外包钢壁板屈服，斜压杆区核芯混凝土受压破坏，由于钢板和水平分布钢筋对斜压杆的约束作用，破坏过程呈现一定延性；(3)水平分布钢筋对斜压杆的约束作用，可以提升结构的承载力，且在小剪跨比试件中提升更为明显；(4)由于钢板的存在，横向抗弯钢筋对于承载力的贡献率不高，在设计时可以适量减小；(5)根据拉压杆模型，提出了核芯混凝土索塔锚固结构的抗剪承载力计算公式，计算结果与试验吻合良好，...     

体外预应力桥梁锚固块构造分析及拉压杆模型法配筋研究

采用3种有限元分析模型进行体外预应力桥梁锚固块的应力分析,分别考虑角钢、钢垫板、体外预应力钢管,钢筋网和分布钢筋对锚固块的影响,并对3种有限元模型计算结果进行分析对比。另外,对单孔锚固的T梁锚固块直接利用美国ACI-318-05混凝土结构规范中的拉压杆模型进行配筋设计;对多孔锚固的箱梁锚固块,忽略横向应力和竖向应力的相互影响,利用弹性应力法建立箱梁锚固块的横向和竖向配筋的拉压杆模型进行配筋设计。研究结果表明,在体外预应力锚固块与主梁相接部位中设置角钢有效地降低了这一位置由于大吨位张拉力引起的应力集中;设置了钢垫板、角钢、体外预应力钢管以及锚固区钢筋网和分布钢筋后,锚固区是安全的。因此,运用拉压杆模型法对体外预应力锚固块的配筋设计是合理可行的。     

上海4号线的双预应力混凝土桥

本介绍上海4号线北段原水引水管渠护渠桥拉压预应力混凝土简支梁桥设计与施工的情况。运用先压法预拉应力新技术，该桥高跨比达到1／30，比通常预应力混凝土简支梁高减少1／3，是目前国内高跨比最小的预应力混凝土简支梁桥。     

预应力混凝土箱梁竖向预应力钢筋有效预应力检测研究

在大跨度预应力混凝土桥梁中,竖向预应力不足或预应力损失过大将导致箱梁腹板产生斜裂缝,如何检测箱梁竖向预应力钢筋的损失,寻找箱梁施工时竖向预应力筋张拉力简单实用的检测方法成为大家关注的热点。为了能够有效的检测箱梁施工过程中的竖向预应力是否达到设计值,本文基于结构动力学理论,通过有限元模型的大量模拟计算,建立起竖向预应力筋外露段长度、锚固段刚度增大系数与外露段动力特性之间的参数关系;通过模型试验建立了箱梁竖向预应力筋有效预应力和锚固段刚度增大系数的关系,并在现场某座连续刚构桥上进行了部分节段的检测。本文方法为高效、简便的检测竖向预应力钢筋的有效预应力提供了保障。     

拉压双作用预应力混凝土结构设计理论研究

简述了拉压双作用预应力混凝土结构的发展概况，提出了预压调质钢预压控制应力的取值原则，建立了基于预应力筋两阶段工作原理的结构构件承载力计算公式，推导了受拉预应力筋用量Ap、预压调度钢用量At、受拉非预应力纵筋用量As及受压非预应力纵筋用量A′s的匹配关系。最后，明确了需进一步研究的相关问题。     

填料应力控制的预应力筋预拉力的合理取值

预应力加筋土挡墙内部的应力分布影响挡墙的力学性能,控制预应力筋的拉力值可以有效控制加筋区的应力分布。首先研究了该类型挡墙的数值模拟方法,将其结果与模型试验结果对比验证了数值模拟方法的可靠性,进而利用有限元方法对单层预应力加筋土挡墙内的应力分布、塑性区大小及筋带预拉力合理取值进行研究。研究结果表明:增大预应力筋的预拉力会引起侧压板附近的填料产生贯通的塑性区,随着预拉力的增加,塑性区向墙面板发展,并使墙面板的位移增加,预拉力的增加应避免塑性区贯通。填料在预应力作用下产生的水平应力沿筋长方向呈中间小两端大的分布形态。引入了破坏比系数表示填料的应力达到抗剪强度的比例,发现增加预拉力系数会使填料的平均破坏比系数先减小后增加,表明填料存在最优的安全状态。预拉力的合理取值由侧压板附近是否出现贯通的塑性区和填料的最优安全状态来控制。增加预应力筋长度与挡墙高度比可以提高填料的抗剪强度,预拉力合理取值的上限和下限相应增加,进而对预拉力合理取值提供了理论依据。     

后张预应力桥梁结构的预应力控制

用实例介绍了在施工中如何控制预应办筋心力的近似计算方法和确定张拉程序。提出在预应力钢筋张拉时,应对引伸量和应力进行双控而以控制引伸量为主。同时,应加强施工管理,尽量采用两端张拉,并使混凝土早强,以减少徐变和弹性压缩损失,以保证梁体中有效预应力满足设计要求。     

黄坡大桥拉压双作用预应力混凝土简支I形梁的施工工艺

黄坡大桥是国道325线吴川市西段改造的控制工程，主桥为梁高1．3m、跨径为40m的拉压双作用预应力混凝土简支I形梁。介绍了先压法预压钢筋的特殊工艺。     

固化期间缓黏结预应力梁力学性能试验

为了探明固化期间缓黏结预应力混凝土梁的力学性能,制作了4根缓黏结预应力混凝土梁,每根梁直线布置3根缓黏结预应力钢筋,进行试验梁的抗弯承载力测试。通过邵氏硬度计测得试验梁缓黏结剂的硬度,用以反映缓凝材料在加载试验时的固化性质;然后把试验梁分4批进行三分点两点同步单调静力加载试验;最后通过监测梁挠度、关键截面混凝土的应变变化、预应力钢筋张拉端和锚固端的压力变化、裂缝分布等指标,明确缓黏结预应力钢筋与混凝土之间的传力机理以及混凝土梁的抗弯承载能力。结果表明:缓黏结剂的固化度对预应力混凝土梁的开裂荷载影响较小,对最大承载力影响较大,利用现有的预应力混凝土计算理论计算得到的开裂荷载与试验结果吻合较好,但最大承载力的理论计算结果相对保守;随着缓黏结剂逐渐固化,预应力混凝土梁的极限承载力随之增加,当缓黏结剂的邵氏硬度(D型)达到80时,缓黏结预应力钢筋与混凝土具有良好的共同工作状态,梁纯弯段部分的裂缝开展均匀,数量较多,其承载力及延性也最大。     

预应力纤维聚合物筋混凝土梁力学性能的有限元分析

为了研究碳纤维筋在混凝土受弯构件中的工作状况以及配有预应力碳纤维筋的混凝土受弯构件在荷载作用下的受力性能,以碳纤维增强聚合物筋作无粘结预应力筋,以普通钢筋作非预应力筋,制作了4根无粘结部分预应力混凝土简支梁,对试验梁进行两点加载试验,获得了相关的试验数据,基于试验数据开展了受弯构件的力学性能分析。进而利用所获试验数据和有限元分析程序,进行了无粘结预应力纤维聚合物筋混凝土受弯构件的非线性研究。研究结果表明:试验结果与有限元分析结果吻合良好。根据试验与分析数据,提出了这类构件正截面承载力的计算公式和刚度的计算公式。     

预应力筋预拉力对预应力加筋土挡墙静力性能影响

采用模型试验与数值模拟方法研究了预应力筋的预拉力对预应力加筋土挡墙的变形、土压力分布、墙面板基础反力和破坏模式等静力性能的影响,根据试验实测数据及数值计算结果分析了预应力加筋土挡墙的工作机理。结果表明:预应力筋施加预拉力后,顶部荷载作用下挡墙的墙面板位移、顶部沉降以及墙面板基础反力比未施加预拉力的情况均明显减小;预应力筋施加预拉力后,加筋区内部水平土压力显著增大,但分布并不均匀。预应力筋施加预拉力对填料内的剪切带影响不明显,但非加筋区顶部加载时,预应力筋的预拉力能够有效阻止剪切带在填筑区域内贯穿,提高了挡墙的稳定性。     

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。