折线配筋先张梁中弯起器的模拟及其对局部应力的影响分析

为了深入研究折线配筋先张梁的力学性能,从功能与作用方面找到了各种弯起器的共性,从力学角度分析出弯起器在力学上所起的实质作用,为有限元分析中弯起器的简化模拟提供了一个较好的思路.之后以Ansys有限元分析软件为工具,采用分离式模型,建立了考虑弯起器作用的折线配筋先张梁非线性有限元分析模型,分析了考虑弯起器时先张梁折点部位局部应力分布状态,对比不考虑弯起器的应力分布状态后认为:弯起器除了起到对曲线预应力筋进行起弯、导向、定位、成形作用外,对先张梁预应力筋折点部位局部应力分布状态、局部最大应力都有一定的改善作用.     

折线配筋先张梁折点半径优化

为了深入研究折线配筋先张梁的力学性能,以Ansys有限元分析软件为工具,采用分离式模型,建立了基于三维实体预应力筋单元的折线配筋先张梁非线性有限元分析模型,分析了折点半径R对折点处应力状态的影响规律,对影响先张梁折点局部应力集中现象主要因素的预应力筋折点处圆曲线半径进行了优化;并综合考虑了工程实际中的构造要求等多方面因素后,选定R=600mm为预应力筋折点最优半径,为先张梁力学性能进一步的实验研究与理论分析打下了基础。     

折线配筋先张梁局部应力分析

作为一种同时具备先张法与后张法结构优点性能卓越的新型结构,折线配筋预应力混凝土先张梁的力学性能有其自身特点,特别是其部分关键部位应力分布状态更是直接影响着预应力钢筋的合理布置形式与整体力学性能。以Ansys有限元分析软件为工具,采用分离式模型,建立了基于三维实体预应力筋单元的折线配筋先张梁非线性有限元分析模型,分析了先张梁预应力筋折点部位局部应力分布特点,并得出预应力筋折点半径是影响折点处局部应力集中的主要因素的结论,且折点半径R的增大有利于折点处应力状态的改善。     

35m折线配筋先张梁施工技术研究和应用

以公路35 m折线配筋先张梁为工程背景,介绍了弯起器、先张法长线台座和短线台座的设计、应用和比较,预应力筋张拉和放张工艺研究和实施。通过施工和试验表明,中、大跨度预应力混凝土梁的折线配筋先张法施工技术是可行的。     

钢绞线弯折摩擦损失和弯折抗拉强度的试验研究

折线先张预应力梁是采用先张法张拉折线形钢绞线的一种新型预应力混凝土梁,已开始在桥梁工程中应用。通过预应力钢绞线在弯起器处的弯折摩擦损失和弯折抗拉强度试验,分析了影响钢绞线弯折摩擦损失和弯折抗拉强度的主要因素,提出了相应的计算公式,为折线先张法预应力混凝土梁的工程应用提供了依据。     

折线配束的先张预应力混凝土50 m T梁的施工技术

大跨径折线配束的预应力混凝土先张梁片在国内属首次应用,本文着重介绍50mT梁折线配束先张台座、弯起器的设计安装及预应力束的张拉与放张,为先张折线配束的预应力混凝土大跨径梁片预制提供参考。     

折线先张梁桥结构行为研究Ⅰ:设计和施工

为了缓解城市交通压力,在既有公路线路的基础上,设计建造了以折线先张梁、大悬臂盖梁和中央墩为主体的桥梁结构。介绍了该桥梁结构的施工工艺,并针对其关键技术展开试验,研究了梁体适用的养护方式、梁端混凝土对钢绞线的锚固性能以及梁体的锚固预应力损失。结果表明,养护剂养护更有利于提高施工效率;梁端混凝土对钢绞线的锚固性能良好;梁体的锚固预应力损失与端部区域的反摩阻有关。     

先张法折线配筋预应力混凝土T梁施工监测

先张法折线配筋预应力混凝土可以避免后张法中可能出现的堵孔、压浆不密实、预应力失控等影响结构质量与耐久性的问题,又能有效地控制混凝土斜裂缝的发展,因此有广泛的应用前景。某大桥采用50 m折线配筋预应力混凝土先张T梁。该文介绍了对其施工过程所进行的监测。结果表明,钢绞线在张拉过程中,预应力总损失为5.57%,张拉台座安全可靠。     

折线先张预应力混凝土梁施工阶段性能试验研究

对3根折线先张和1根抛物线后张的7.5 m跨预应力混凝土梁施工阶段各项预应力损失、放张(或张拉)后试验梁跨中截面有效应力、瞬时反拱及初期反拱等进行了试验测定和对照,并与<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>(JTG D62-2004)(以下简称<规范>)中的理论推算值进行了对比分析,得出了折线先张梁施工阶段性能参数的数值规律,可为该类桥梁设计或施工提供参考.     

混凝土结构有限元分析中预应力筋模拟的新思考

在采用菲线性有限元法方法对折线配筋预应力混凝土先张梁局部应力状态进行研究的过程中,发现当预应力筋为曲线筋时,采用常规线性单元对其进行模拟的方法将由于横向上线性单元与三维实体单元进行耦合导致一种天然的应力集中现象,产生横向单元划分尺度对局部应力分析结果产生较大影响的问题.为从构造上消除这种应力集中现象,全面思考后决定选用实体单元对曲线预应力筋进行模拟.分析结果表明:采用实体单元对曲线预应力筋进行模拟时,将完全解决采用线性单元模拟曲线预应力筋时存在的问题,建立的模型科学实用,计算结果真实可靠.     

矩形钢管混凝土构件扭转性能及设计方法研究

基于ABAQUS软件,建立了圆形、方形及矩形钢管混凝土构件在纯扭矩作用时的数值模拟模型,并采用已有研究者完成的圆形及方形构件扭转试验结果对理论模型进行了验证,理论计算结果和试验结果总体上吻合良好。基于此理论模型,对影响矩形钢管混凝土构件扭转力学性能的主要因素进行了分析,考虑了钢材强度、混凝土强度、含钢率和截面高宽比等的影响。结果表明,钢材强度及混凝土强度只影响矩形钢管混凝土纯扭构件的Tθ关系曲线数值,对其形状影响不明显,含钢率和截面高宽比对Tθ关系曲线的数值和初始刚度都有影响。在参数分析的基础上建议了矩形钢管混凝土构件抗扭强度承载力计算公式。     

双折线先张预应力高强混凝土Ⅰ型梁抗弯性能足尺模型试验

作为桥梁快速建造中一种高效的装配式新结构，预应力混凝土Ⅰ型梁采用双折线先张法施工的密束预应力体系，具有预应力损失小、预压应力分布均匀、施工安全性好等特点。为检验该新型结构的抗弯性能，建立其正常使用极限状态及承载能力极限状态的抗弯能力设计及评价方法，开展了结构足尺模型的抗弯承载性能全过程加载试验，观察了结构在全截面工作阶段、开裂阶段和破坏阶段的结构形态、变形与受力特征及破坏模式。试验结果表明：在正常使用阶段，梁体工作性能良好，结构达到开裂荷载前，内力增量与荷载呈线性关系，应变分布满足平截面假定，受压区混凝土压应变、主梁挠度、主筋应变及预应力钢绞线内力增量均呈线性变化；继续加载时，结构内力及变形呈现明显的非线性特征，裂缝逐渐增多，应变增长速率加大，模型梁上翼缘应变横向分布差异性增大，呈现一定的剪力滞效应；随着裂缝深度发展，混凝土逐渐退出工作，预应力束不再与混凝土共同受力，直至梁体发生断裂；试验梁的计算破坏荷载与测试值的比例系数为1.08,静力延性系数为2.27,表明双折线先张预应力高强混凝土Ⅰ型梁的抗裂、抗弯承载能力计算模式具有较好的适用性和优异的抗弯静力延性。     

人工气候下腐蚀预应力钢绞线的力学性能研究

为了研究腐蚀预应力钢绞线的力学性能,通过人工气候试验箱获取了腐蚀预应力钢绞线样本,进而开展静力拉伸和电镜扫描试验,分析腐蚀对预应力钢绞线屈服强度、极限强度、极限应变及弹性模量的影响,探讨腐蚀预应力钢绞线微结构和断口变化特征,并在此基础上建立了腐蚀预应力钢绞线本构关系模型。研究结果表明:腐蚀对钢绞线力学性能的影响随着腐蚀程度而逐渐发生改变。在腐蚀率较低的情况下,钢绞线的极限应变随腐蚀率的增加近似地线性降低,极限强度轻微下降,腐蚀对钢绞线弹性模量与屈服强度影响较小;当腐蚀率增大到临界值后,钢绞线的极限应变减少较大,具有明显脆性失效特征,但对弹性模量与屈服强度的影响依然较小。钢绞线轻度腐蚀时,其本构模型可用弹性-硬化双线性模型表征,当腐蚀率超过临界值时,其本构关系转变为单线性模型。     

配筋UHPC矩形梁抗扭承载性能试验与计算方法

针对配筋超高性能混凝土（UHPC）构件的抗扭性能研究严重不足的状况，进行10个不同配筋率UHPC矩形梁的纯扭试验。研究参数主要包括钢纤维掺量、纵筋配筋率和箍筋配筋率。观察或测试试件的扭转破坏过程及形态，获得裂缝开展及分布情况、失效模式、扭矩-扭率曲线、扭矩-UHPC应变曲线、扭矩-钢筋应变曲线、开裂扭矩及极限扭矩等数据，分析不同参数对其扭转性能的影响规律及其主要机理。研究结果表明：扭矩不大于无筋UHPC试件极限扭矩时，配筋构件抗扭刚度小于无筋构件；配筋及无筋试件的纯扭破坏均表现为多条主裂缝贯通，且裂缝呈空间螺旋状分布；无配筋试件形成少量斜裂缝，极限扭率较小，破坏过程迅速；配筋试件形成细且密的斜裂缝、极限扭率较大、延性更好；根据实测的极限扭矩扭率增幅情况，以及纵、箍筋屈服情况，受扭的UHPC配筋试件可分为少筋Ⅰ类构件（含无筋构件）、少筋Ⅱ类构件、适筋构件、部分超筋构件、超筋构件；钢纤维改善了UHPC抗拉特征，使得主裂缝开裂角度（裂缝与试件轴线的夹角）增加；钢纤维掺量由2.5%增加到3.5%，试件开裂扭矩和极限扭矩分别提高了23.2%和20.9%。在试验的基础上，根据扭转试件即将开裂时实测的拉压应力状态以及二维应力状态下的强度准则，得到UHPC构件开裂扭矩系数值；最后，根据试验结果得到了UHPC极限扭矩计算公式的截面抗扭系数。     

配置夹式钢筋的钢筋混凝土柱抗震性能试验

针对钢筋混凝土结构配筋复杂、施工难度大的问题,在保证结构抗震性能的前提下,提出了用曲线形夹式钢筋代替钢筋混凝土柱中的复合箍筋的新型配筋方式.对现有配筋方式的钢筋混凝土柱和用曲线形夹式钢筋置换中间箍筋的钢筋混凝土柱进行了试验研究,设计了2组纵向钢筋配筋率、夹式钢筋置换率不同的截面为700 mm×700 mm的4个钢筋混凝土柱,进行低周反复荷载试验.试验结果表明:2种配筋方式的极限承载力基本相当,夹式钢筋能更有效地约束纵向受力钢筋和内部混凝土,在反复加载下,柱的滞回曲线更趋于丰满;与现有的配筋方式相比,夹式钢筋增强了构件的耗能能力,改善了构件的抗震性能.     

桥梁缆索断面钢丝腐蚀进程差异性试验

为实现桥梁缆索断面内高强钢丝腐蚀进程差异性量化表征，进而支撑该类构件在服役期内的强度退化模拟与承载力评定等工作,以镀锌钢丝缆索为对象，采用旧索构件破除实测与人工加速腐蚀试验相结合的方法，构造相邻层钢丝腐蚀进程差异性指标，研究了实际服役环境下的平行钢丝缆索断面腐蚀进程差异性。进一步考虑缆索断面构造特征及护套可能出现的病害类型，通过捆绑试件加速腐蚀试验，研究试验环境下平行钢丝缆索断面腐蚀进程差异性,护套破损对断面腐蚀进程差异性的影响以及钢绞线内外丝腐蚀进程差异性。研究结果表明：护套整体老化失效时，平行钢丝缆索断面相邻层钢丝总体腐蚀进程差异系数不拒绝正态分布，均值与变异系数分别为0.675 8、0.254 3;实际服役环境下总体腐蚀进程差异系数均值水平更高、变异性更强，腐蚀介质沉积效应对缆索断面钢丝腐蚀进程差异性的影响因破损形态而异；随着腐蚀时间的延长，断面总体腐蚀进程差异性逐渐减弱，钢绞线内外丝总体腐蚀进程差异系数概率分布特征由对数正态分布向正态分布过渡。     

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。     

圆钢管混凝土压弯构件滞回性能的试验研究与理论分析

以轴压比为主要参数,进行了8个圆钢管混凝土构件滞回性能的试验研究。采用数值方法计算了圆钢管混凝土构件的弯矩—曲率及水平荷载—水平位移滞回关系曲线,理论计算结果与试验结果吻合较好。在系统考察了轴压比、长细比、含钢率、钢材屈服强度和混凝土强度等参数对圆钢管混凝土构件滞回曲线骨架线影响规律的基础上,提出了弯矩—曲率和水平荷载—水平位移滞回关系模型以及位移延性系数的简化确定方法。     

沥青砂浆力学性能的粒径效应试验研究

为了进一步理解沥青混合料细观结构,从胶浆理论出发,通过传统力学试验研究集料尺寸对沥青砂浆力学性能的影响,并根据细观模型计算结果对粒径效应影响规律和成因进行分析。结果表明:沥青砂浆的黏性较强而强度较低,在试验过程中很难出现明显的破坏现象,仅最大公称粒径为2.36 mm的砂浆试件能发生单轴压缩破坏,在1.18 mm以下粒径的砂浆试件已无明显劈裂破坏,而在直接拉伸试验中粒径小于0.6 mm的试件均未被拉断;集料尺寸对沥青砂浆的抗压和抗拉性能的影响显著,随着最大公称粒径的减小,沥青砂浆的力学性能减弱,而当粒径小于0.15 mm时沥青砂浆的强度已与沥青胶浆较为接近;从细观力学计算可知,沥青砂浆中粒径最大的那部分集料对其整体回弹模量起主要作用,且进一步验证了集料尺寸对其力学性能有显著影响。     

圆形和环形截面抗滑桩的非均布配筋计算方法

对大截面抗滑桩考虑非均布配筋可以大大降低配筋量。从受力特点、计算简便性以及布筋要求等方面对抗滑桩和其他定向受力桩作了定性对比分析。以《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)中圆形与环形截面受弯构件配筋计算公式为基础,推导了圆形与环形截面抗滑桩120°夹角非均布配筋计算公式,进行了算例对比分析和经济配筋定量计算探讨。结果表明:计算方法是经济合理的;抗滑桩的总配筋量与构造配筋率近似成正比,构造配筋率取0.2%(预制桩为0.8%)时配筋最为经济。