截面不均匀收缩对T梁腹板受力性能影响分析

T形梁桥腹板竖向裂缝是该类桥梁的典型病害之一,混凝土梁体不均匀收缩是引起裂缝产生的因素之一.为准确分析T梁截面内不均匀收缩效应,探索不均匀收缩效应对T梁腹板受力性能的影响,取不同影响因素对T梁进行了分析.该文以梁体各部位构件理论厚度(比表面积)及GL2000收缩预测模型为基础,引入桥面铺装和普通钢筋对截面不均匀收缩效应的影响,通过ADINA有限元软件建立计算模型,以等效温度法对截面不均匀收缩效应进行了数值计算.根据计算可知:由于T梁各部位体表比不同,导致T梁截面产生不均匀收缩应力,腹板较薄,呈受拉状态,而翼缘板与马蹄呈受压状态;桥面铺装和普通钢筋对截面不均匀收缩效应有显著影响,该效应使T梁腹板内产生可观的拉应力,对T梁腹板开裂有重要的影响.     

T梁桥拓宽梁高及混凝土强度对收缩徐变效应影响研究

研究山区公路钢筋混凝土T梁桥拓宽时混凝土梁的收缩徐变效应,采用解析法分析新、旧T梁拼接后由于新梁收缩徐变产生的应力和挠度,推导拼接后新、旧T梁收缩徐变影响的解析法公式。以20 m跨径T梁为例,采用MATLAB软件编制分析程序,分析由收缩徐变效应引起的新、旧T梁的挠度和应力,比较新T梁的梁高和混凝土强度对新、旧T梁挠度和应力的影响。分析结果表明,在混凝土收缩徐变作用下,新T梁的梁高可能会引起旧T梁腹板底缘开裂,新T梁的高度及混凝土强度对新、旧T梁的受力影响均较大。     

混凝土T型梁桥温度效应分析

T型梁桥腹板竖向裂缝是该类桥梁的典型病害,温度效应是引起裂缝产生的重要因素之一。为研究不同工况下T型梁桥的温度效应,选取梁体浇筑水化热、桥面沥青摊铺、日照温差3种工况,采用ADINA有限元软件进行实体模拟分析。结果表明:考虑混凝土时变效应时,T梁浇筑过程中水化热效应对结构影响较小; T型梁桥桥面沥青摊铺过程对T梁结构影响较大,T梁腹板由于沥青摊铺过程产生的温度梯度而产生较大的拉应力,约4h时温度应力达到峰值,可达3. 8MPa,其量值不可忽视,应在设计验算过程中予以考虑;在日照正温差作用下,T梁腹板将产生较大拉应力,对腹板受力产生不利影响。     

预应力NSM CFRP抗剪加固钢筋混凝土T梁试验

大跨径预应力混凝土梁桥易因竖向预应力损失等导致抗剪性能不足,引起腹板斜裂缝和梁体下挠等病害.为提高混凝土梁桥的斜截面承载和抗裂性能,提出了表层嵌贴(NSM)预应力CFRP加固钢筋混凝土梁腹板的方法,研发了专用夹具及张拉锚固装置,并实现了预应力NSM CFRP对钢筋混凝土T梁腹板的抗剪加固.在此基础上,进行了4根预应力N...     

混合配筋混凝土梁裂缝宽度试验及计算方法探讨

为了研究FRP筋与普通钢筋（HRB筋）混合配筋混凝土梁在受弯过程中的裂缝开展机理及其计算方法，设计制作8根混合配筋混凝土梁和3根普通钢筋混凝土梁。通过改变FRP筋种类、FRP筋直径、钢筋强度、FRP筋和钢筋配筋面积比以及截面配筋率等参数，对比分析试验梁抗弯承载力、裂缝分布、平均裂缝间距和裂缝宽度的变化规律。给出FRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯承载力建议计算公式，并结合相关试验数据对其预测值和试验值进行分析，证明建议计算公式的精确性和合理性。根据传统的钢筋混凝土梁裂缝宽度计算理论，结合现有试验结果，对21根混合配筋混凝土梁的受弯开裂特性进行综合分析，提出正常使用阶段平均裂缝间距l_m和受拉纵筋应变不均匀系数ψ的计算公式，修正裂缝宽度短期扩大系数τ_s，并在此基础上提出短期最大裂缝宽度的建议计算公式。结果表明：混合配筋混凝土梁正截面仍符合平截面假定；随截面配筋率的增大，混合配筋混凝土梁的平均裂缝间距和最大裂缝宽度均逐渐减小；单层配筋混合配筋混凝土梁的最大裂缝宽度比双层配筋大；平均裂缝间距建议计算公式精度较好；短期最大裂缝宽度建议公式的计算值与实测值吻合较好。相关研究成果可为混合配筋混凝土梁的设计提供一定的参考。     

弯矩和剪力组合作用下混凝土梁截面抗剪计算理论研究

为准确计算钢筋混凝土梁及预应力钢筋混凝土梁在弯矩和剪力组合作用下的截面抗剪承载力，进行钢筋混凝土梁及预应力钢筋混凝土梁截面抗剪计算理论研究。根据混凝土梁抗剪破坏特征，考虑混凝土、纵向钢筋、竖向箍筋、弯起钢筋以及预应力筋对梁抗剪性能的影响，提出一种基于楔形截面的抗剪计算模型，并对抗剪承载力的上限值和下限值进行分析。开展轻型T梁计算和足尺模型静载试验，并进行对比验证。结果表明：楔形截面抗剪计算模型解释了混凝土梁纵向钢筋、竖向箍筋、弯起钢筋的抗剪承载力贡献，并为抗剪承载力的设计提供了实用的公式；该模型的抗剪上限值为最小腹板厚度提供了理论解释，即纵向钢筋、竖向箍筋均存在一个充分配筋率下的腹板厚度；通过实例计算和足尺模型静载试验，楔形截面抗剪计算模型和计算方法相对于传统方法更为准确和合理，具有更好的理论基础。     

混凝土收缩徐变对混凝土T梁桥拼宽的影响分析

以一座预应力混凝土T梁桥的拼宽为背景,分析混凝土收缩徐变对新桥T梁存梁期、新旧桥拼接时机以及混凝土收缩徐变差异对拼宽T梁桥受力性能的影响.结果表明,对于预制混凝土T梁而言,90 d是一个合理的存梁时间;新桥建成后6个月,为比较合理的新旧桥拼接时机;混凝土收缩徐变差异对T梁纵、横桥向位移和受力影响较小.     

考虑刚度损伤的装配式T梁桥横向分布计算

现有关于装配式T梁桥横向分布的研究多集中在新建桥梁,考虑在役T梁桥发生主梁刚度损伤条件下的荷载横向分布问题少有研究,为提高在役装配式T梁桥内力计算精度并更好地服务于桥梁的加固计算,基于贵州在役的某5片T梁组成的装配式多梁桥,考虑其在役期间梁体裂缝引起的刚度分配,对梁体裂缝进行定量统计并确定其刚度折减系数,假设横梁刚度无穷大,认为主梁挠度由两部分产生,即梁体完好情况下的挠度和刚度损伤那部分引起的附加挠度,继而在传统刚性横梁法的基础上利用结构力学公式推导出合理的理论方法。最后将本研究推导理论结果与传统刚性横梁法,修正的刚性横梁法,ANSYS有限元数值方法进行计算分析,再结合实桥荷载试验数据进行对比,结果表明:(1)传统刚性横梁法与试验相比误差最大,最高达到9.2%,这是因为理论计算未考虑桥梁服役期间的裂缝段引起刚度损伤;(2)考虑刚度损伤的修正刚性横梁法与实桥荷载试验误差最小,在1.3%~3.7%之间,这是因为考虑刚度损伤的同时还综合考虑了钢筋及预应力筋,桥面铺装和横隔板对截面刚度的贡献,更贴合实桥的服役特点。因此,建议评估在役装配式T梁窄桥荷载横向分布及承载力分析时采用本研究的方法更为精确,传统计算方法在桥梁设计时偏安全。     

寒潮作用对混凝土T梁的影响

T形梁桥腹板裂缝是该类桥梁的典型病害,其中温度荷载作用是混凝土开裂的重要因素之一。气温骤降对混凝土结构受力状态有显著的影响。本文通过大型有限元分析软件ADINA建立热-结构有限元分析模型,考虑不同降温速率、不同环境风速、不同降温量因素,对T梁温度场及应力分布的影响。研究表明,降温速率及环境风速对结构影响较小,环境降温量对结构影响较大;由环境气温降低,使T梁跨中区域腹板产生相当的拉应力,增大了T梁腹板竖向开裂的风险。     

新旧T梁桥二次病害分析及加固设计

某旧T梁桥设计等级较低且长期处于超负荷工作状态,使得T梁腹板出现了较多的裂缝,为此采用在旧梁之间增加新梁的加固方式进行了第一次加固。然而,几年后的外观检查发现,第一次加固后的桥梁,旧梁病害没有恶化,但新梁梁体出现了沿纵桥向均匀分布的裂缝。采用MIDAS/Civil进行的有限元分析表明,由于新桥混凝土的收缩徐变,使旧梁全跨截面受压,新梁全跨截面受拉,新梁拉应力3.34~3.86MPa,使得新梁产生纵桥向的裂缝。同时,通过计算分析得到新梁剩余收缩徐变产生的应力较小,因此,建议采用碳纤维布的方法进行第二次加固。     

预应力混凝土T梁桥腹板竖向裂缝成因分析与处治

针对某桥标准跨径30m预应力混凝土T梁的腹板竖向开裂病害,从混凝土收缩、结构整体降温、预应力损失和结构多余约束等方面进行了分析和计算,确定产生裂缝的主要原因是混凝土T梁截面不均匀收缩、结构整体降温、预应力损失和结构多余约束等不利因素的综合作用。     

波形钢腹板组合T梁静力性能试验

为探索新型结构波形钢腹板组合T梁的受力性能,制作了下翼板布置直线型体内纵向预应力筋的缩尺试验梁,采用两点对称加载的方式开展了静载破坏性试验,对试验梁的截面正应变分布、荷载-位移曲线、开裂弯矩、剪应力分布、破坏形态、裂缝发展规律等进行测试。使用ABAQUS软件建立了试验梁的有限元模型,采用混凝土的损伤塑性模型和钢材的理想弹塑性本构对加载全过程进行非线性分析。基于钢-混组合梁的收缩、徐变理论和钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算方法,对试验梁的开裂荷载和抗弯承载力进行理论计算。结果表明：只布置下翼板纵向预应力筋的波形钢腹板组合T梁的荷载-位移全过程曲线表现出较明显的弹性、弹塑性和塑性变形阶段,具有较大的抗弯刚度和良好的抗裂性和延性;抗弯承载力与开裂荷载的比值为1.79,具有较合理的承载受力特点;整个加载过程中,钢腹板与混凝土翼板变形协调,表现为典型的受弯破坏形态;剪应力在波形钢腹板组合T梁的腹板中分布均匀,可不设置弯起筋提供抗剪承载力;忽略波形钢腹板的轴向变形刚度和抗弯承载力,能准确计算开裂荷载和抗弯承载力;波形钢腹板组合T梁的力学机理明确,静力性能良好,具有工程应用前景。     

简支变连续桥负弯矩区长期性能研究

简支变连续梁桥同时具有简支梁和连续梁的特点,墩顶负弯矩区受力状态是该类桥梁要点,负弯矩区的配筋形式、有效应力、收缩徐变等参数均会对弯矩区长期性能产生影响。以某4跨40 m简支变连续T梁桥为背景,利采用MIDAS/civil软件建立全桥分析模型,讨论负弯矩区不同配筋形式、不同收缩徐变模式的影响。分析表明:不同的收缩徐变模式会产生不同的结果,收缩徐变产生的长期效应会较大影响负弯矩的应力分布,合理的配筋可有效限制简支变连续桥梁负弯矩区拉应力,设计阶段应合理设计墩顶负弯矩钢束,使其既能限制截面上缘拉应力又经济合理。     

截面含任意多种不同时变特性时初应变问题的通用有限元算法

材料的收缩、徐变、温差梯度分布等都属于初应变问题.基于空间梁单元,该文实现了一种截面含任意多种不同初应变特性材料初应变问题的通用算法,此算法有以下特点:截面允许含有任意多种不同时变特性;可以统一实现收缩、徐变、温度等所有初应变问题的计算;初应变的发展规律可以是任意的;无论截面含有多少不同时变特性,都可以准确分析出由于材料相互间的内部约束产生的自应力及由于结构外部边界约束产生的应力;可定量分析普通钢筋和预应力钢筋对桥梁时效力学行为的影响,并定量计算出由此引起的应力重分布.     

曲线弯梁桥振动理论分析

利用广义坐标法和能量原理推导曲线梁桥的振动控制微分方程,解释曲线梁桥振动理论与直线梁振动理论的异同点,在推导质量矩阵的显式表达式过程中考虑截面扭转中心与截面形心的不一致。随后给出了曲线梁动力分析的有限元方法,并完成了相应电算程序的编制。最后通过实例分析并验证本文所提计算理论和计算方法的正确性。     

结合梁中的徐变影响分析

根据结合梁桥的特点,综合考虑施工过程中各种因素(混凝土的收缩徐变、结构体系转换等)的影响,采用按龄期调整的有效模量,结合有限单元步进法,提出一种分析结合梁中徐变的方法。然后采用该方法分析徐变对结合梁中的应力重分布的影响,并对徐变的影响进行参数分析。分析结果表明:混凝土加载龄期越早、环境越干燥、混凝土的圆柱体抗压强度越小,组合截面的应力重分布越明显。     

钢筋混凝土桥梁裂缝计算

由裂缝的形成与其发展过程，提出受拉构件的裂缝形成理论。首先计算裂缝间距，由梁纵向截面的钢筋与混凝土的应力及两者的粘结力分布示意图．列出平衡方程式，结合钢筋有效面积推导出裂缝间距的计算公式，再由此计算裂缝宽度，得出半经验公式。经理论分析裂缝间距和宽度的分散性并经实践检验，证明其适用于实际工作。     

桥面板混凝土理论厚度对组合梁桥收缩徐变的影响分析

以《公预规》为依据,讨论了组合梁桥中桥面板不同理论厚度计算方法得到的收缩应变和徐变系数间的差别,提出了采用随时间变化理论厚度计算收缩徐变参数的方法。接着,以一座2×75 m连续组合梁桥为背景工程,建立有限元模型,针对不同桥面板混凝土理论厚度计算了结构收缩徐变引起的变形和应力。结论表明目前普遍应用的以施工铺装前截面计算桥面板混凝土理论厚度的方法得到的收缩徐变效应普遍偏大,但组合梁钢结构的部分计算结果偏于不安全。     

新旧混凝土梁横向拼接的收缩徐变效应

为分析混凝土收缩徐变对新旧桥梁拼接的影响,在不考虑梁自重的情况下,采用弹性力学求解法分析了新旧梁横向拼接后新梁的收缩徐变效应,推导了拼接后新梁上的纵向拉应力及拼接处的剪力计算公式。以钢筋混凝土简支T型梁桥的拼接为例,比较了新梁在不同混凝土龄期时与旧梁拼接所产生的纵向拉应力和剪应力,同时还对比了不同环境年平均相对湿度对新梁上纵向拉应力和剪应力的影响。计算结果表明:拼接时新梁混凝土龄期和不同环境年平均相对湿度对拼接结构的受力影响较大,新旧梁拼接设计时须采取相应措施以减少混凝土收缩。     

成桥后换梁对连续T梁受力性能影响

为分析成桥后对裂缝较多主梁进行换梁对结构受力性能影响,探究成桥后换梁与T梁腹板竖向裂缝之间关系。采用有限元软件模拟,从新换主梁对已有主梁、已有主梁对新换主梁两个方面研究主梁腹板应力状况。结果表明:新旧混凝土龄期差是新换主梁产生腹板竖向裂缝的原因之一;已有主梁对新换主梁腹板应力影响较显著,且与新换主梁存梁时间有关。