钢管与核心混凝土之间的粘结单元及其应用

为了研究钢管混凝土拱桥钢管与核心混凝土之间的粘结性能,将双弹簧单元和四边形滑移单元用于模拟钢管与核心混凝土之间的粘结,对两种单元刚度矩阵中各非线性刚度系数的取值进行了讨论,应用两种粘结单元考虑材料非线性编制了有限元计算程序.以茅草街大桥为例用自编程序进行了分析计算,结果表明:在自重和车辆荷载作用下钢管与混凝土之间不会发生脱粘,钢管与核心混凝土之间基本没有相对滑移;在温度影响和收缩徐变作用下如果钢管与混凝土之间发生了脱粘,则在自重和车辆荷载作用下钢管与核心混凝土之间的相对滑移明显增大,整桥刚度降低,钢管最大应力增加,混凝土最大应力减小.     

体外索预应力混凝土桥梁的发展

体外索被广泛地应用于预应力混凝土桥梁中,它为桥梁工程寻求结构轻型化提供了新的解决方法。该文主要介绍体外索技术在三种新桥型中的应用情况。第一种是大偏心体外索被布置在混凝土梁的上方或者下方;第二种是体外索应用于波形钢板组合桥梁之中,为其提供纵向预应力;第三种是将体外索应用于轻质集料的预应力混凝土桥梁。     

体外预应力钢-混凝土组合梁受弯过程的数值分析及试验研究

体外预应力钢-混凝土组合梁在桥梁工程中的应用日渐广泛.而确定预应力钢-混凝土组合梁受弯承载能力的困难在于,承载能力极限状态下,钢-混凝土交界面处存在着剪切滑移,预应力钢索的应力大小不确定.笔者考虑钢-混凝土交界面处剪力连接件极限强度,及承载能力极限状态下预应力钢索的应力状态,建立了预应力钢-混凝土组合梁受弯承载能力的有限元数值计算方法.通过试验梁的试验数据对比,说明采用有限元模型对实际工程中的预应力钢-混凝土组合梁进行模拟是可靠的.     

面向对象桥梁程序-体外预应力效应类的设计和实现

将面向对象的程序设计方法用于桥梁结构分析程序的设计,系统阐述了体外预应力效应相关类的设计和实现方法.依据体外预应力效应的有限元分析方法,开发了体外预应力索的导线点类、体外预应力索的索单元类和体外预应力钢索类,完成了桥梁体外预应力效应计算过程的总体抽象和封装,实现了体外预应力效应的计算机仿真模拟.算例表明,设计的体外预应力相关类能够正确计算桥梁结构的体外预应力效应.     

预应力钢混凝土组合梁预压应力分布研究

针对体外预应力钢箱混凝土组合连续梁,建立了后张法预压应力在组合连续梁端头向全截面传递的力学模型,根据剪力连接件荷载-滑移本构关系及对称截面处的界面滑移为零等的边界条件,解得混凝土翼板轴向预压应力分布函数.进行了一根体外预应力钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区直线预应力筋及通长折线预应力筋张拉试验,得到的分布函数与试验数据比较吻合.试验及计算表明,影响预压应力分布的主要因素是钢梁与混凝土翼板之间的约束作用.从预应力锚固点到中支座对称点,预压应力逐渐减小,预应力筋越长,预压应力降低趋势越平坦.     

体外预应力混凝土桥梁弯曲性能非线性分析

本文建立了体外预应力混凝土桥梁非线形有限元分析模型。模型除了考虑了一般混凝土结构具有的材料非线性和几何非线性外,还考虑体外预应力混凝土结构特有的二次效应以及预应力筋在转向块处的滑移,并对体外预应力筋在多个转向块处发生滑移的情况给出了分析方法。根据此有限元分析模型,使用面向对象的方法编制了有限元分析程序EPA。最后使用此程序对体外预应力混凝土梁的弯曲性能进行了参数分析,所分析的参数包括体内体外混合配筋、二次效应、接缝和体外预应力筋在转向块处的滑移等。     

体外预应力桥梁的非线性有限元分析与研究

较多文献将体外预应力索的效应简化为等效荷载,不能完全反映原有结构的受力性能。该文将体外索视为结构的一部分,根据滑动索段的无应力索长总和不变,考虑体外索在转向块处的滑动,考虑体外索的二次效应、材料的非线性,提出了体外预应力混凝土梁的非线性分析计算方法,建立了体外预应力梁非线性分析计算模型,解决了现有计算方法未能考虑二次效应和索力偏差可能较大的问题。算例表明文中方法计算结果和试验结果吻合良好。     

加固T形刚构桥体外预应力索内力检测分析

使用有限差分离散方法和频谱分析技术,提出了体外预应力钢绞线的测试方法,并简要介绍了吉安市井冈山大桥加固用预应力索的内力测试结果,可以为同类T形刚构桥梁加固的体外索内力检测提供参考。     

体外预应力钢-混结合梁桥温度效应分析

针对简支体外预应力钢-混结合梁,考虑钢梁与混凝土之间的相对滑移,温度沿混凝土截面线性分布,体外预应力筋直线布置,剪力钉所受到的剪力和钢梁与混凝土板的相对滑移呈线性关系,推导出结合梁及体外预应力筋由温度效应产生的内力计算公式。通过算例与有限元分析进行对比,并讨论了在日照温度效应下,各种因素对体外预应力钢-混结合梁温度应力的影响。结果表明:公式法和有限元法计算结果吻合;日照温度效应使简支结合梁的混凝土板受压,钢梁顶部受拉,底部受压,对体外预应力筋应力影响很小;当剪力钉刚度足够大时,温度应力不随剪力钉刚度变化而变化,剪力钉布置和桥梁跨度对体外预应力钢-混结合梁温度应力的影响不大。     

预应力混凝土桥梁因钢束锈蚀的非线性分析

钢束锈蚀的混凝土桥梁非线性分析方法的研究,对于在役损伤的预应力混凝土桥梁的失效机理分析或耐久性评估都具有一定的意义。针对锈蚀钢束与混凝土间存在的粘结与滑移问题,以Saenz公式和Skogman公式分别作为混凝土和预应力钢束的应力-应变本构关系,采用非线性弹簧模拟,提出刚臂元-非线性弹簧元-钢束元的方法,对锈蚀钢束与混凝土之间的粘结滑移进行分析。并以具体工程实例进行了分析计算,证明了所提出的方法用于预应力混凝土桥梁关于钢束锈蚀非线性分析的有效性。     

具有体外预应力索的快速施工群钉式钢-混组合小箱梁自振特性分析

为了明确体外预应力索对快速施工钢-混组合小箱梁自振频率的影响,基于铁木辛柯梁理论和组合梁相对滑移对典型梁段及群钉的变形与受力进行了分析,同时,引入平面内梁体预应力变化量与振动位移之间的关系,运用达朗贝尔原理导出其平衡方程组,针对3种典型的体外预应力束布置型式给出快速施工钢-混组合小箱梁动力特性分析的解析公式,并将所提出方法的理论值与有限元数值分析进行了比较。在此基础上,详细分析了预应力筋布置位置(偏心距)、预应力筋初始应力大小、钢梁与混凝土板间抗剪连接刚度等参数对结构动力性能的影响。研究结果表明:所提出的方法及公式在分析体外预应力快速施工组合梁的动力特性方面具有较高的精度,其最大误差不超过2%;同时,在不考虑预应力对组合梁相对滑移影响的情况下,体外预应力筋初始应力的大小及抗剪连接刚度对结构本身的动力特性影响很小,最大不超过1%,可忽略不计;而预应力索布置的偏心距对结构自振频率影响相对较大,尤其是在低阶其频率约增加4%。因此,在实际工程中,使用体外预应力快速施工钢-混组合小箱梁或者采用体外预应力进行加固维修时,除应满足静力设计要求外,必须考虑偏心距对结构动力特性的影响。     

权叉河大桥体外预应力转向器接触非线性分析

采用非线性有限元方法,对权叉河大桥体外预应力转向器进行了整体空间应力与变形分析,通过在体外索与转向器之间设置接触单元模拟两者的接触非线性,得到转向装置的承载机理、受力特点等力学特性,分析结果表明,转向器主要通过与其相连接的钢箱梁横隔板水平受拉、竖向受压和受剪抵抗体外索转向力的作用效应;与转向器相连的横隔板受到较大的面外水平力,必须确保其局部刚度满足要求。本研究为权叉河大桥体外预应力设计与优化提供了依据。     

体外预应力连续梁预应力效率分析

体外预应力已越来越广泛地应用于桥梁工程和和建筑结构以及结构加固,介绍了预应力混凝土结构中有效偏心距这一概念,分析了预应力连续梁折线形体外索几何参数与固端弯矩的关系,通过对一三跨预应力连续梁的计算分析,指出了为使体外索在整个结构中的效率达到理想状态,需要根据不同的荷载条件合理选择体外索的几何参数,文中提出了相关的设计建议,可供体外预应力连续梁结构设计时确定体外索几何参数参考。     

预应力高强混凝土梁极限承载力分析

针对高强混凝土材料力学行为的特殊性，考虑材料非线性的影响，通过将普通钢筋均匀“涂抹”于混凝土中，建立综合本构关系矩阵，将由此形成的普通钢筋与混凝土匀质材料整体离散为实体单元，并将预应力钢筋离散为独立的一维单元，用有限元法对预应力高强混凝土T型梁进行了极限承载力分析研究，给出了梁受力全过程矿．厂曲线，分析了其受力变形和破坏特点。为方便结构工程师参考，还对影响预应力高强混凝土梁极限承载力的主要结构参数（配筋率、高跨比等）进行了分析计算，推荐了这些参数的合理取值范围。     

考虑滑移的锈蚀钢筋混凝土简支梁承载力数值分析

以ANSYS软件为平台,在充分考虑混凝土与钢筋界面滑移影响的基础上,建立不同锈蚀率下钢筋混凝土简支梁模型,以此来分析锈蚀钢筋混凝土简支梁的承载力变化.采用SOLID65单元模拟混凝土,LINK8单元模拟钢筋,Combine39模拟钢筋-混凝土界面的粘结滑移关系,并通过对Combine39单元进行修正来考虑钢筋锈蚀对钢筋...     

缆索吊装系统设计中主索滑移和塔偏位影响研究

为研究缆索吊装系统设计中主索滑移和塔偏位的影响,基于悬链线单元理论、主索滑移理论和梁单元CR列式非线性分析理论,建立了主索+塔架双子系统非线性耦合静力分析框架,针对某钢管混凝土特大桥缆索吊装系统的主索设计和试吊过程,分别开展独立分析和耦合分析,得到了主索滑移和塔偏位对主索和塔架影响的量化结果。结果表明:主索设计时应精确地考虑滑移的影响;塔偏位对缆索吊装系统的影响较小,试吊计算时可仅建立塔架分析模型,将主索对塔架的作用以索鞍处集中力的形式计算;主索滑移对缆索吊装系统的影响显著,能明显减少塔顶偏移和塔顶应力,实际施工计算时应重视主索滑移的影响。     

公路桥梁工程中预应力体外索的关键技术

体外预应力技术作为后张预应力混凝土的一个重要分支,已经在国内外桥梁工程中得到广泛运用。为了保证预应力体外索的施工质量,国内外学者研究了一套较为实用的体外预应力施工技术。介绍了国内外桥梁工程中预应力体外索的施工关键技术,主要包括预应力体外索的施工技术,预应力体外索的二次更换技术以及国内外常用的预应力体外索的防护技术。     

极限状态下体外预应力筋增量分析

文中分析了在极限状态下,依据体外筋应力增量和梁体的整体变形之间的几何关系,同时考虑体外预应力筋在转向块处可能产生滑移,根据发生滑动的体外预应力索段的无应力索长不变,对索力进行二次分配,推导出以构件的挠度和转角为参数的体外筋极限应力增量的计算公式,并将公式与国内学者做的实验进行对比分析。结果表明,计算结果与试验结果较为吻合,为设计体外预应力结构在计算梁体破坏时预应力筋应力提供了计算方法。     

体外索加固T型刚构桥的静动力性能研究

T型刚构桥的大部分病害均与预应力损失过大有关,因此目前对T型刚构旧桥加固的方法主要是通过增加预应力索及粘贴钢板等来补偿混凝土的预应力。为评价采用这种方法加固桥梁的效果,采用空间有限元法分析了一座体外索加固后的T型刚构桥的静动力性能,并进行了试验研究。结果表明:采用体外预应力成品索进行加固,预应力混凝土T型刚构的强度、刚度、抗剪能力和承载力都有明显的提高,达到了设计的要求,但是预应力混凝土T型刚构的部分振动频率与体外索的主振频率较为接近,应采取减振措施,预防体外索的疲劳破坏。     

FRP筋混凝土粘结滑移有限元分析

FRP筋与混凝土间的粘结性能是FRP筋与混凝土共同工作的基础,为充分利用FRP筋强度高的优点,避免粘结破坏,必须找出FRP筋与混凝土间的粘结滑移规律。文中基于连续曲线模型,采用特殊单元模拟FRP筋与混凝土间的粘结滑移,通过有限元分析,归纳出FRP筋与混凝土间的粘结滑移规律。