现行铁路桥规中预应力钢筋锚固损失计算方法的改进

在推导现行铁路桥梁设计规范中预应力钢筋有效预应力计算公式的基础上,分析现行铁路桥梁设计规范中预应力钢筋反向摩阻计算公式与摩阻损失计算公式间的不协调和应用时的缺点,给出预应力钢筋锚固损失的实用简化计算公式。从预应力钢筋微段的平衡条件出发,考虑预应力钢筋的变形协调及应力连续条件,建立预应力钢筋锚固损失的精确计算公式,揭示预应力钢筋张拉时摩阻作用与锚固时反摩阻作用的差异,对完善现行铁路桥梁设计规范中的反向摩阻计算方法提出改进建议。研究结果表明:反摩阻作用小于摩阻作用;为了提高计算精度,可将按现行铁路桥梁设计规范计算的锚固损失结果乘以小于1的修正系数,并考虑预应力钢筋实际线型的影响。     

沥青基灌浆料灌浆引起的结构预应力损失研究

以铁路桥梁常用后张法预应力混凝土简支箱梁为研究对象,运用仿真及一榀6.3 m长、内含2孔预应力孔道的后张法预应力混凝土简支梁模型试验,进行沥青基灌浆料灌浆引起预应力损失研究。结果表明:灌浆引起的预应力损失由灌浆引起的预应力钢绞线应力松弛、钢绞线与混凝土的热膨胀差和混凝土温度徐变等造成的预应力损失组成;灌浆过程中,预应力钢绞线与混凝土热膨胀差造成的预应力损失可分为灌浆初期快速增长、灌浆过程中缓慢降低、灌浆结束时快速降低和结束后缓慢降低4个阶段;试验梁在不同工况下的预应力损失实测数据与计算结果基本一致,说明本文提出的灌浆引起的结构预应力损失计算方法准确有效;不同灌浆浆体温度和灌浆持续时间条件下,灌浆引起的结构长期预应力损失比较接近,损失值较小;灌浆浆体温度为180℃、灌浆持续时间为30 min时,灌浆引起的长期预应力损失约为2.73%。     

印度IRC规范预应力混凝土桥梁设计实践

研究目的:本文就实例介绍遵循IRC规范的预应力混凝土桥梁设计,有助于了解IRC桥梁规范.研究结论:预应力钢筋及混凝土的材料力学性能与我国规范相差不大,预应力损失计算也基本相同.预应力结构的安全通过控制应力状态和极限承载能力两项来保证.IRC:18的应力状态要求较严格,不允许混凝土出现拉应力,即不允许部分预应力混凝土设计.这样做的优点是设计偏于保守,结构安全裕量较大;缺点则是限制部分预应力的使用,不利于灵活适应不同设计要求和环境条件.     

部分预应力混凝土结构开裂后的钢筋应力增量计算

混合配筋的部分预应力混凝土结构，由于两种钢筋与混凝土粘结性能存在差异，故其开裂后两种钢筋应力增量会有不同的分配关系，文章介绍结构开裂后钢筋应力增量的计算方法，算例证明计算值与试验值吻合较好。     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的试验研究

鉴于现在广泛应用的拉拔式试验结果不能反映实际受弯构件中钢筋与混凝土的粘结性能,设计了梁式试件来研究钢筋与混凝土之间粘结性能.采用半干法的钢筋通电快速锈蚀法对钢筋进行锈蚀.在此基础上,对锈蚀钢筋的混凝土梁受力各阶段特征点的粘结应力及滑移值进行试验测定,拟合出粘结滑移曲线及锈蚀对粘结性能影响曲线.基于试验数据,提出了锈蚀率及锈胀裂缝宽度对钢筋与混凝土粘结强度影响系数的建议表达式.     

基于欧标的埋入式无砟轨枕结构设计方法研究

研究目的:欧洲标准是国际铁路市场采用的主要铁路设计标准之一,掌握欧洲标准的设计理论和计算方法是实施海外铁路项目的必要条件。本文以1 676 mm宽轨距埋入式无砟轨枕为例,研究基于欧洲标准的无砟轨枕设计方法,推导轨枕荷载弯矩、混凝土预应力损失的计算过程,分析轨枕结构承载能力及静载、动载和疲劳试验荷载计算方法,通过设计案例再现采用欧洲标准指导宽轨距无砟轨枕设计方法。研究结论:(1)欧洲标准就枕上垂直动压力考虑因素较多,以扣件弹性衰减系数、速度系数、纵向荷载分配系数和支承缺陷引起的纵向荷载分配影响系数在计算公式中体现;(2)轨枕混凝土预应力损失包括锚具变形引起的预应力损失、放张前预应力钢筋松弛损失、钢筋放张时混凝土弹性变形产生的损失和时变损失,时变损失的计算方法反映了环境条件、轨枕尺寸、混凝土品类和加载龄期对时变损失的影响;(3)轨枕混凝土承载能力检算应考虑施工荷载引起的枕中截面正弯矩和轨下截面负弯矩;(4)本研究成果可应用于海外铁路轨道工程设计。     

组合梁中的时效行为计算分析

采用按龄期调整的有效模量,结合有限单元步进法,提出一种计算组合梁中时效行为的方法。该方法通过迭代法计算与时间有关的混凝土收缩徐变及力筋松弛引起的预应力损失。应用这种分析方法,编制相应的计算程序,进行一个组合框架及一座两跨连续组合梁的时效行为分析。结果表明,混凝土的收缩、徐变以及预应力损失对组合梁的应力重分布影响很大。     

钢筋连续性对钢-混凝土混合式塔架结构性能的影响

以江苏省盐城某2.2 MW风电机组钢-混凝土混合式塔架为例,建立分片式预应力钢-混凝土混合塔架与基础及地基土的一体化有限元模型,对比钢筋在分缝处贯通及断开2种情况的分析结果。结果表明,钢筋在分缝处的连续性对分片式预应力钢-混凝土混合塔架的承载力和模态参数影响很小;钢筋在分缝处贯通与断开的模型结果的一致性,验证了分片式预应力钢-混凝土混合塔架具有良好的整体性,为工程设计中采用更灵活的分片方式奠定了基础。     

高强混凝土T型梁极限承载力计算与参数分析

高强混凝土的强度和变形特性与普通混凝土的相比有较大差别。考虑高强混凝土材料非线性影响,采用三维8节点的加筋混凝土实体单元模拟钢筋混凝土的结构,进行预应力高强混凝土T型梁的全受力过程仿真分析。分析结果表明:预应力高强混凝土T型梁的受力全过程可以划分为预加力反拱、混凝土开裂、钢筋屈服、混凝土破坏4个阶段;T型梁达到极限承载力时的荷载—挠度曲线接近水平线。对影响预应力高强混凝土T型梁极限承载力的主要参数进行分析,给出不同标号高强混凝土T型梁的配筋率、高跨比及预应力度的建议值,并建议预应力高强混凝土T型梁设计成预应力钢筋少、张拉控制应力大、配置普通钢筋的“部分预应力混凝土”结构。     

城市轻轨预应力混凝土轨道梁徐变性能试验研究

通过4根1：5城市轻轨预应力混凝土轨道梁模型的500d长期试验，对其时随性能进行较系统的研究与分析，重点考察混凝土种类、截面上下缘应力差等因素对轨道梁徐变变形、徐变应变、截面曲率、钢筋应力及预应力筋应变等的影响。基于龄期调整有效模量法，编制步进法时随有限元分析程序，实现轨道梁徐变变形的时随全过程分析。应用该程序对本文试验结果进行模拟分析，计算值与试验结果吻合良好。在试验研究、时随全过程分析及美国规范ACI 318-02的基础上，提出综合考虑混凝土种类、预应力筋张拉方式、钢筋配筋率及截面上下缘应力差的城市轻轨轨道梁徐变变形设计建议。研究成果为我国城市轻轨预应力混凝土轨道梁的工程设计与应用及有关规范的编制提供了依据和参考。     

贵广铁路大跨预应力混凝土连续梁端部局部应力分析

针对大跨度预应力混凝土连续梁端部预应力锚固区,探讨梁体局部应力分析时预应力钢筋的模拟方法,采用优化后的建模方法建立了三向预应力作用下的梁端锚固区的有限元模型,分析了梁端部锚固区的受力机理,结果表明梁端设计合理,分析方法可靠。     

预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土柱节点变参数受力分析

预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土柱的可靠性是保证框架结构安全的关键。以呼和浩特东站站房为例,采用ADINA有限元软件建立了节点有限元模型,通过变参数分析,研究了节点区加强环板设置方式、厚度及预应力筋截断位置对节点受力性能的影响。结果表明:同时设置内外加强环板并进行圆弧过渡可有效降低环板的应力集中;预应力筋在2. 5倍型钢梁高以外截断时,预应力筋的截断位置对节点的受力影响不大;在设计荷载作用下节点呈非线性弹性变化,具有很好的承载力和刚度,且梁内箍筋最大应力值出现在梁端加强区以外。     

大跨度帽梁边墩预加力顶推施工技术

结合金鼎站站台特大桥20号～23号帽梁边墩顶推施工实例,介绍了帽梁施工之前给帽梁边墩预先施加预应力,待帽梁混凝土养护至少7 d且强度大于85%以后,张拉预应力钢束之前卸载此推力,达到抵消帽梁的负弯矩、减少墩柱的次应力并使混凝土的抗剪性能大大增强的功效,对同类施工有借鉴意义。     

U型粘钢加固预应力混凝土梁抗弯性能试验研究

为了探讨不同损伤程度、粘贴钢板厚度和高度、有效预应力大小和加载方式等对粘钢加固部分预应力混凝土梁抗弯性能的影响,进行2片普通钢筋混凝土(RC)梁以及8片部分预应力混凝土(PPC)梁的U型粘钢加固抗弯试验和数值分析。结果表明:采用U型粘钢加固部分预应力混凝土梁能够有效抑制裂缝的扩展,显著提高加固部分预应力混凝土梁的正截面抗弯承载能力;部分预应力混凝土梁损伤后加固,其屈服荷载和刚度较未损伤加固梁均有不同程度的降低;初始有效预应力水平主要影响使用阶段的抗弯性能;非线性有限元模型能够预测U型粘钢加固梁的抗弯行为,计算结果与试验结果吻合较好;在实际工程中建议梁侧面粘贴钢板高度不超过梁高的1/3为宜。     

温度引起的梯形轨枕预应力损失的成因与控制

通过研究和分析预应力混凝土预应力损失产生的原因,结合梯形轨枕的张拉工艺合理设置测量装置,有针对性地实测在温度变化下梯形轨枕预应力张拉值的变化,并对数据进行分析,寻找到有效减轻温度对预应力损失影响的方法及在实际生产中的控制措施,以供施工企业及有关单位参考。     

保证箱梁桥竖向预应力筋有效预应力的探讨

研究目的:通过理论分析、试验、实践,研究混凝土箱梁腹板内竖向预应力筋预应力损失大、作用效果差的成因,提出对策与措施,以保证竖向预应力作用效果,避免腹板出现主拉应力裂纹。研究结论:设计中,对竖向筋控制应力与屈服强度的比值进行控制;计算由锚具变形和缝隙压缩等引起的预应力损失时,取1.65 mm的回缩值;增加由锚垫板安装误差引起的预应力损失,并取3.3 mm的回缩值;考虑混凝土和水泥浆水化热引起的预应力损失,施工中重视施工工艺的改进和完善;控制锚垫板安装倾角误差,做到"两平一直",控制锚垫板与螺帽的夹角在1°以内;使用扭矩扳手拧紧螺帽,对32和25竖向筋的锚固扭矩分别取1 200 N.m和600 N.m;采取二次张拉和超张拉工艺;前段梁与后段梁连接处的4组竖向筋与后段梁的竖向筋同步张拉。     

预应力矩形钢箱混凝土梁的试验研究

以东平大桥为工程背景,进行8片预应力矩形钢箱混凝土梁的试验研究。试验参数包括混凝土强度、钢板厚度、预应力度及加载模式,获得试验梁的特征点荷载和跨中截面的全过程荷载-挠度曲线,对试验结果进行比较分析。结果表明,预应力矩形钢箱混凝土梁具有较高的承载能力和较好的延性,混凝土强度、钢板厚度和预应力度对构件的受力性能有较大影响,而加载模式的影响不明显。相对于普通矩形钢箱混凝土梁,受压区混凝土的约束效应得到明显增强,使得预应力矩形钢箱混凝土梁具有更为优越的受力性能,并且不增加构件的高度。     

高速铁路5×50m钢箱-混凝土连续结合梁设计研究

连续结合梁作为将钢与混凝土相组合共同参与工作的体系,受力十分复杂,应用中要确保结构具有良好的静力、动力性能。以某高速铁路5×50 m钢箱-混凝土连续结合梁为工程背景,介绍设计时对负弯矩区处理、桥面板预应力施加、混凝土徐变和活载效应、动力性能等重点问题的计算和分析,研究表明,通过调整施工顺序、采用合理的徐变及活载计算方法、底板铺设混凝土等措施,可使结构各项指标满足要求。     

顶板短束在城市小半径曲线梁桥中的应用

研究目的:在设计小半径曲线梁桥时,由于周期紧,经常习惯的布置通长预应力钢束,这样虽然可以节省设计时间,但是这种布束方式会造成曲线内外侧受力不均匀,造成材料浪费。本文以北京市广渠路五环立交一半径R=54.5 m的预应力混凝土匝道桥为工程实例,分别按照预应力通长束以及"长束+短束"布置,利用MIDAS/Civil分别对于两种布束方式建立三维杆单元模型,讨论不同布束方式下结构内外侧支座反力、扭矩及扭转应力、有效预应力及结构经济性方面的差异,为设计提供参考。研究结论:通过本文的研究可知,正确的布束方式应该是"长束为主、短束为辅",合理的预应力布束方案可以有效地改善结构的受力情况,减小结构的变形,使曲线内外侧支座反力均匀,降低预应力损失并提高结构的经济性。     

铁路整体PC箱形梁的徐变效应分析

研究目的:混凝土的徐变对预应力混凝土结构的影响不容忽视。在进行结构分析时,不同的计算模式,计算的内力和变形计算结果也不一样,其中混凝土徐变引起的预应力损失对于结构内力及变形的影响尚有待进一步探索。研究方法:文中结合铁路桥梁设计规范,采用MIDAS/Civil结构分析软件,对双线铁路整体PC箱梁在3种计算模式下,进行施工中预应力的张拉、落梁以及二期恒载作用阶段的受力和变形分析,探讨了徐变引起的预应力损失对结构的影响。研究结论:对简支结构而言,混凝土徐变不会产生次内力,但会使应力重新分布,考虑徐变引起的预应力损失将使梁体的内力减小;梁体在张拉力作用下产生上拱变形,并随时间推移而缓慢发展,二期恒载的作用将有效减小上拱挠度,梁体的徐变变形占总变形的50%,徐变引起的的变形对梁体对结构下挠不利,而对于上拱度的控制是有利的。