PPC受弯构件裂缝计算与控制

部分预应力砼（PPC）梁裂缝开展直接导致结构的刚度发生变化，在使用荷载作用下，通过配置非预应力筋来实现控制裂缝的开展宽度，从而达到控制结构的正常使用性能，采用变形理论探讨了裂缝发生的机理，推导出相应的计算公式，与已有的试验结果进行对比，开裂荷载水平和裂缝间距的计算值与实测值吻合较好，并指出计算裂缝宽度需要做进一步折试验研究和理论探索工作。     

基于裂缝宽度的部分预应力混凝土梁设计方法

为了简化部分预应力混凝土梁的设计过程, 减少设计试算的次数, 缩小预应力筋用量的取值范围, 提出了基于裂缝宽度的部分预应力混凝土梁设计方法; 从正常使用状态的裂缝宽度出发, 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62—2004) (简称《公路规范》) 中对裂缝宽度的规定, 通过最大裂缝宽度求解受拉区普通钢筋的应力, 并建立关于开裂截面中性轴高度的一元三次方程; 根据预应力筋的有效应变要求, 结合《公路规范》中最小配筋率的规定, 得到了预应力筋用量的上、下限; 给出了设计方法的主要步骤和具体验算过程, 并设计了1根T形截面试验梁, 以验证设计方法的合理性。研究结果表明: 验算梁的抗弯承载力及预应力筋用量的上、下限满足规范要求; 试验梁的荷载与挠度基本呈现三折线关系, 在外荷载为50.0kN时, 试验梁跨中出现裂缝, 外荷载为128.5kN时, 试验梁受拉普通钢筋屈服, 外荷载为157.8kN时, 试验梁跨中混凝土压碎破坏, 试验梁总体呈延性破坏特征, 满足承载性能要求; 在受拉普通钢筋屈服前, 试验梁实测最大裂缝宽度为0.18mm, 未超过预估的最大裂缝宽度0.20mm, 满足正常使用要求。可见, 提出的设计方法合理、可行, 能够简化部分预应力混凝土梁的设计过程。      

疲劳加载对部分预应力混凝土梁钢筋应力,裂缝宽度及静力强度的影响

作者根据四片静力循环加载和八片疲劳加载部分预应力混凝土梁的试验结果，重点分析了梁的裂缝开发过程以及疲劳加载对梁的钢筋应力和裂缝宽度的影响，指出由于部分预应力混凝土梁持裂缝宽度限值较小，在设计使用荷载下梁的裂缝开展仍处于不稳定的发展状态，裂缝处受拉区混凝土相对于受位钢筋仍具有相当明显的作用。疲劳加载对钢筋应力及裂缝宽度的影响主要归因于拉区混凝土的进一步疲劳开裂。此外，还分析了混合配筋部分预应力混凝土     

疲劳荷载作用下部分预应力混凝土梁的裂缝控制

部分预应力混凝土结构的裂缝宽度控制一直是工程界和理论界所十分关注的问题,也是人们争议最多的问題之一。本文在分析前人的研究结果和实践经验的基础上,强调用限制钢筋应力增量的办法来控制裂缝宽度的合理性和重要性。针对六片无粘结部分预应力混凝土梁的静力和疲劳试验结果,分析了重复荷载作用之后裂缝宽度和普通钢筋中残余应力的发展规律,提出了考虑该残余应力的重复荷载作用N次之后的裂缝宽度计算公式,并给出了一个初步的、用于限制部分预应力混凝土梁裂缝宽度的钢筋中应力增量的限值。     

粘贴钢板加固RC梁受弯裂缝宽度计算方法

为控制粘贴钢板加固钢筋混凝土(RC)梁的裂缝宽度,对梁加固前、后受弯裂缝产生的机理进行了分析,并通过6根粘贴钢板加固RC简支梁加载的全过程试验,观察裂缝的扩展规律.在RC梁裂缝宽度现有计算方法的基础上,给出了分阶段计算RC梁受弯裂缝宽度的方法和表达式,并对不同受力阶段裂缝宽度的理论计算值与试验结果进行了比较.研究表明:RC梁在开裂状态下粘贴钢板加固后,由于加固前后截面几何性质和受力状态改变,在荷载作用下原有裂缝首先扩展;最大裂缝宽度应按加固前和加固后分别计算,然后迭加,才符合梁的实际受力情况;最大裂缝宽度发生在原钢筋重心附近梁侧面原有裂缝处,而非新裂缝处.     

体外预应力+碳纤维布加固法试验分析

通过体外预应力+碳纤维布加固前后试验,对试验梁加固前后各级荷载作用下控制截面的应变、位移和裂缝宽度进行详细加载测试。试验结果表明体外预应力+碳纤维布加固法能够有效降低开裂结构控制截面的应变、挠度和裂缝宽度,提高结构刚度和耐久性,延长桥梁使用寿命。可为今后类似工程的加固设计提供参考。     

基于内聚力理论的CFRP加固预应力混凝土梁裂缝分析方法

为了准确计算碳纤维布加固预应力混凝土梁的裂缝特性,采用内聚力理论,通过增量分析,引入界面粘结滑移本构关系,建立了内聚力理论分析模型,并利用界面粘合材料的整体强度对被加固梁的裂缝特性进行了理论推导,提出了被加固梁裂缝宽度和间距的理论计算公式。与实际的加固试验进行对比,结果表明:基于内聚力模型所得裂缝间距计算值的误差为5.77%,裂缝宽度计算结果的误差为12.83%;计算结果与实际结果较为吻合,可应用于实际被加固结构的裂缝计算。     

预应力超高强混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究预应力超高强混凝土梁的受弯性能,对4根后张法有粘结预应力超高强混凝土梁进行了试验研究,分析了预应力筋高度和预应力筋配筋率对其受力过程、破坏形态和裂缝开展情况的影响,并通过大型通用有限元程序ANSYS对预应力超高强混凝土梁承载力进行了模拟计算。结果表明：预应力筋高度和预应力筋配筋率对超高强混凝土梁的承载力和裂缝开展情况均有一定的影响; ANSYS模拟计算所得的开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载与试验结果较吻合。研究结果可为超高强混凝土梁的设计及研究提供一定的基础依据。     

预应力桥梁开裂后的静力挠度试验分析

从预应力混凝土梁的实测弯曲裂缝参数着手,根据裂缝特征沿主梁纵向分布的不同,运用相似裂缝的处理原则,将主梁划分为阶梯形刚度分布梁,基于裂缝特征计算开裂预应力混凝土梁各开裂区段的有效刚度,给出基于阶梯形刚度特征的开裂预应力混凝土简支梁挠度的计算方法,计算各级荷载下开裂预应力混凝土梁的挠度,并与试验值进行对比。     

在移动荷载作用下部分预应力混凝土梁斜截面抗裂性能的试验研究

本文对不同预加力和配箍率的十八片部分预应力混凝土梁的斜截面抗裂性能进行了试验研究,第一次加载剪跨分别为60、80和100cm,出现第一次斜裂缝后,将荷载移至距支座140cm处。根据试验结果提出了斜截面开裂剪力和斜裂缝宽度的计算公式。比较表明,计算值和试验值是相符的。     

基于MATLAB的早期混凝土湿度分布研究

研究早期混凝土内部湿度的分布规律对控制早期混凝土裂缝具有重要意义。以现有试验结果和扩散理论为基础,分析了影响混凝土湿度扩散系数因素,采用MATLAB数值方法求解出不同水灰比下混凝土内部的湿度分布情况,并和已有试验结果进行了对比,结果表明数值计算与试验结果吻合良好,该数值方法计算的湿度场可为防止早期混凝土表面开裂提供参考。     

钢筋混凝土结构锈胀裂缝的计算机模拟

根据钢筋混凝土锈胀动力学原理,推导出锈蚀钢筋周围混凝土锈胀位移场的表达式。并用基于虚拟裂缝模型（ＦＭ）的非线性有限元方法,建立了钢筋混凝土结构的锈胀裂缝开裂过程的分析模型,利用编制的程序,对钢筋混凝土构件的锈裂过程进行了计算机模拟,结果表明,该模型为获得了锈胀开裂条件以及锈蚀量与锈胀裂缝宽度之间的定量关系提供了可能。     

严寒地区连续式道床板裂缝性能的理论推算

为了研究严寒地区连续式道床板的裂缝性能及其影响因素,基于严寒地区连续式道床板的实际工作状态,修正了前人关于连续式道床板裂缝计算的假设条件和力学模型,并通过理论推算和试验验证提出了不同工况的连续式道床板裂缝性能计算方法,总结了连续式道床板的开裂规律及其裂缝性能随温度变化的发展趋势. 研究结果表明:连续式道床板的裂缝性能与温降幅值和相邻裂缝间距密切相关,连续式道床板在温降5 ℃左右将产生集中批量式的首次开裂现象,道床板的固定区长度随着温降幅值的增大将随即降低至0,道床板的二次开裂则以单一零星的方式呈现,且相邻裂缝间距越小,其间道床板二次开裂对应的温降幅值越大,试验表明相邻裂缝间距小于3.25 m时,其间道床板在温降幅值小于37 ℃的地区将不会产生二次开裂现象;单一裂缝的产生仅对其左右滑动区范围内轨道结构力学性能有影响,若新老裂缝的滑动区部分相重叠,则新裂缝的产生将引起相邻既有裂缝钢筋应力和裂缝宽度幅值的突降.      

饱和状态下开裂混凝土中氯离子扩散简化分析

提出了饱和状态下开裂混凝土内氯离子扩散的简化计算方法．根据已有试验结果,将裂缝处的氯离子扩散分为3种情况：①当裂缝宽度小于0．03mm时,裂缝对氯离子扩散没有影响;②当裂缝宽度大于0．1mm时,氯离子不仅沿混凝土暴露表面向内扩散,还将沿垂直于裂缝面的方向扩散,两者扩散的表面氯离子的质量分数相同;③当裂缝宽度介于0．03和0．1mm之间时,扩散情形与②相似,只是两者的表面氯离子的质量分数不同,裂缝面的表面氯离子的质量分数要小于暴露表面的氯离子的质量分数．计算结果表明,在一定宽度范围内,裂缝附近氯离子沿开裂方向和沿垂直于裂缝面方向的质量分数均随裂缝宽度增加而增大,其中短期扩散比长期扩散随裂缝宽度的变化更敏感,计算结果与已有试验结果吻合．     

体外预应力高强混凝土两跨连续梁模型试验

为研究预应力和混凝土材料对高强度混凝土体外预应力连续梁的力学行为的影响，设计并完成了4片体外预应力高强度混凝土连续梁模型的静载试验，试验结果表明；体外预应力连续梁的裂缝分布和发展规律与无粘结预应力梁相似，采用钢纤维提高负弯矩区的开裂载荷是有效的，而且利用钢纤维增强可在一定程度上限制裂缝发展并在卸载后使裂缝闭合，普通钢筋对分散裂缝和限制裂缝发展有利。     

锈蚀钢筋混凝土梁开裂的分形特征

基于电化学快速锈蚀混凝土梁的静载试验,分析了相同类型5片锈蚀钢筋混凝土梁在各级荷载下的裂缝特征,证明了构件裂缝分布具有分形特性,在此基础上,利用分形理论研究了锈蚀钢筋混凝土梁开裂及破坏过程,讨论了裂缝分维数与荷载、跨中挠度及钢筋锈蚀率的关系．试验结果表明：随着试验梁上作用荷载的增加,构件裂缝的分维数逐渐增大;极限荷载下锈蚀钢筋混凝土梁裂缝的分维数随着钢筋锈蚀率的增加而减小．     

大体积混凝土的有害裂缝的防治

混凝土有害裂缝控制是大体积混凝土施工成败的关键所在,本文通过介绍在裕龙大厦主楼承台筏板基础大体积混凝土的施工中,从控制混凝土的入模温度、混凝土的水化热升温、延缓降温速率、控制混凝土内外温差、减少混凝土收缩、提高混凝土极限抗拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑,并通过混凝土裂缝控制理论计算,结合实际采取一系列保证措施,从而有效地控制筏板基础大体积混凝土有害裂缝的出现和发展,且内外温差均小于要求值,养护期满后强度达到设计要求,无开裂、渗漏现象.(英文摘要在吕老师处)(可缩减为)本文从降低水泥水化热、降低混凝土内外温度差、提高混凝土极限抗拉伸强度、改善约束条件等方面采取一系列保证措施,从而达到有效地控制底板大体积混凝土有害裂缝的出现.     

基于Fe-SMA的钢桥面板疲劳裂纹装配式主动加固方法

为实现对钢桥面板的快速加固,提出了基于铁基形状记忆合金(Fe-SMA)的钢桥面板疲劳裂纹新型装配式主动加固的方法;通过精细化双面加固有限元模型计算结果及对初步激活与加载试验的观察,验证了加固系统安全性与可靠性;在此基础上以U肋对接焊缝的疲劳裂纹为研究对象,根据线弹性断裂力学,结合该疲劳细节受力与开裂特征,采用循环荷载作用下表面裂纹和中裂纹尖端的Ⅰ型裂纹应力强度因子幅值对加固系统的加固效果进行评价,确定了针对不同长度裂纹的具体加固方案。研究结果表明:基于Fe-SMA的钢桥面板疲劳裂纹主动加固方法可将裂纹尖端应力强因子幅值降低至扩展阈值以下,能有效遏制疲劳裂纹的进一步扩展;对于长度在50 mm以下的未贯穿型疲劳裂纹可采用宽度为60 mm的Fe-SMA进行加固,裂纹前缘关注点应力强度因子降幅达90%以上;当贯穿型疲劳裂纹长度为50~120 mm时,可采用宽度为120 mm的Fe-SMA进行加固;当疲劳裂纹长度为120~350 mm时,需采用底板、腹板同时加固的方法来对疲劳裂纹进行加固,均能达到理想的止裂状态。      

钢管混凝土拱桥拱脚裂缝成因分析及防治措施

结合施工实践,对较低温季节施工拱脚裂缝原因进行了分析和计算。结果表明混凝土养护不当、早期水化热过大和上部配筋不足是拱脚裂缝形成的主要原因;提出了防治裂缝的措施和拱脚下部振捣密实的方法,为类似工程的设计与施工提供借鉴。     

箍筋对混凝土保护层锈胀开裂的影响

利用有限元软件ANSYS建立考虑箍筋间距、直径变化的钢筋混凝土构件锈胀裂分析模型,研究箍筋对纵筋锈蚀导致钢筋混凝土构件保护层胀裂的影响.结果表明:箍筋间距在100 mm以上时,对引起纵向裂缝的最大锈胀力影响很小,.但对裂缝产生的位置有一定影响,即箍筋位置处首先出现裂缝的可能性最小,而相邻箍筋中间位置处可能性最大;箍筋间距在50 mm以内时,能有效抑制或延缓试件表面纵向锈胀裂缝的产生,箍筋直径变化对保护层纵向锈胀开裂影响甚微.