30米预应力混凝土实梁承载力试验及现象分析

概述大家都知道预应力混凝土箱梁承受的荷载超过其极限承载力时就要发生破坏,但破坏分几个阶段、每个阶段会产生什么样的现象,最终到什么程度,普遍直观印象不深,只是从书本中有所了解。本文通过30米预应力混凝土实箱梁承载力试验及梁体外表所产生的现象     

铺装补强加固空心板梁受剪性能试验研究

以2片服役20年的先张法预应力混凝土空心板梁为试验研究对象,分析了未加固梁与铺装补强加固梁的破坏过程、破坏模式、抗裂性能和承载力。结果表明:未加固梁的破坏模式为受剪破坏,梁端钢绞线发生滑移现象,剪压区梁顶混凝土被压碎;铺装补强加固梁的破坏模式为受剪破坏,预应力钢绞线断裂,剪压区梁顶混凝土被压碎;铺装补强加固法增加了梁体截面受力高度,提高了梁体刚度,限制了梁体裂缝发展;铺装补强加固法可有效提高结构的开裂荷载和抗剪承载力,开裂荷载与未加固梁相比提高了7. 7%,抗剪承载力与未加固梁相比提高了12. 4%。     

组合加固足尺预应力混凝土箱梁抗弯性能试验

为解决危旧混凝土梁桥结构性能显著下降的问题, 采用足尺试验研究了应用钢板-混凝土组合加固预应力混凝土小箱梁的抗弯承载性能; 对2片20m跨径钢板-混凝土组合加固足尺梁进行抗弯承载性能试验, 并与1片未加固足尺梁和1片预应力CFRP加固足尺梁的抗弯承载性能试验结果进行对比, 分析了足尺预应力混凝土小箱梁组合加固后的抗弯性能, 研究了加载全过程跨中截面的加固钢板、原梁主筋、顶板混凝土和钢筋与连接构造的应变变化规律; 基于足尺试验结果, 建立了钢板-混凝土组合加固预应力混凝土小箱梁抗弯承载力简化计算公式。研究结果表明: 钢板-混凝土组合加固梁在破坏时表现出明显塑性破坏特征; 与未加固梁相比, 钢板-混凝土组合加固足尺试验梁的极限承载力实测值提高了76%以上, 在正常使用阶段下的刚度提高1倍以上, 因此, 组合加固能显著提高预应力混凝土箱梁的承载性能; 受力过程中试验梁跨中截面应变分布符合平截面假定; 组合加固部分与混凝土箱梁腹板纵向相对滑移小于0.6mm, 因此, 钢板-混凝土组合加固后的试验梁整体工作性能较好; 足尺试验得到的极限承载力与简化公式计算结果的比值分别为1.06和1.01, 因此, 简化公式可靠, 可用于组合加固预应力混凝土箱梁的承载性能计算与分析。      

碳纤维加固预应力钢筋混凝梁抗弯试验研究

为进一步了解加固预应力梁的受力性能,通过试验研究了碳纤维布加固预应力钢筋混凝土梁的抗弯性能,量测了各试验梁的钢筋、碳纤维和跨中截面混凝土表面的应变、梁的变形曲线、裂缝的形态和发展及正截面受弯破坏形态等;得出了试验梁的跨中荷载-挠度曲线,并且对试验结果进行了分析.试验结果表明,粘贴碳纤维布可以明显提高梁抗弯承载力,粘贴一、两层纤维布的完好梁承载力提高幅度分别为44.73%和55.81%;初始微裂缝对碳纤维布加固预应力混凝土梁的影响较小.     

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。     

组合加固足尺预应力混凝土空心板梁抗弯性能

对3片足尺预应力混凝土空心板梁进行抗弯性能试验, 其中1片足尺梁不进行加固, 2片分别采用钢板-混凝土组合加固和钢板-预应力混凝土组合加固, 分析了试验梁主要部位的应变、滑移、裂缝分布、承载力、刚度和延性; 基于试验梁塑性破坏机理, 并考虑二次受力的影响, 推导了足尺试验梁的抗弯极限承载力计算公式。试验结果表明: 加固后试验梁的破坏形态表现为塑性弯曲破坏, 跨中横截面变形符合平截面假定; 组合加固钢板与新混凝土之间以及加固部分与原结构之间相对滑移小于0.05mm, 因此, 加固后试验梁各部分协同工作性能较好; 与未加固梁相比, 钢板-混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.08倍, 钢板-预应力混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.43倍, 因此, 组合加固能显著提高试验梁的极限承载力; 与未加固梁相比, 2片加固试验梁的延性系数均提高了21%, 当试验荷载为200kN时, 2片加固试验梁刚度分别提高了1.55、3.07倍, 因此, 组合加固能显著提高试验梁的刚度和延性; 与钢板-混凝土组合加固技术相比, 钢板-预应力混凝土组合加固技术对试验梁在使用阶段的承载性能和刚度的提高更加明显; 2片加固试验梁抗弯极限承载力的计算值与试验值的比值分别为0.94和0.96, 因此, 抗弯极限承载力计算公式计算精度较高, 可用于钢板-混凝土组合加固预应力混凝土空心板梁的抗弯承载性能计算与分析。      

超高性能混凝土深梁受剪性能

为促进超高性能混凝土(UHPC)深梁的应用, 进行了4根以混凝土强度为主要参数的UHPC深梁受剪性能试验, 并开展了C40和C80混凝土深梁的对比试验; 分析了UHPC深梁的荷载-挠度曲线、破坏模式、钢筋应变、裂缝形态与极限荷载; 为探讨现有普通混凝土深梁受剪承载力计算方法是否可用于UHPC深梁, 应用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)对6根深梁试件进行了抗剪强度计算。研究结果表明: 混凝土强度越大, 在相同荷载下深梁的刚度越大, 在深梁开裂前的弹性阶段, UHPC试件刚度随钢纤维掺量的增大略有增大; 与C40和C80混凝土深梁一样, UHPC深梁裂缝包括弯剪裂缝和腹剪裂缝, 当荷载分别为13%~22%和18%~34%极限荷载时, 两类裂缝先后出现; UHPC深梁在加载全过程中梁、拱受力机制共存, 加载前期梁受力机制起主导作用, 后期则拱受力机制起主导作用; UHPC深梁裂缝多而密, 发生剪压破坏, 在支座上端反拱区不产生裂缝, 而C40和C80混凝土深梁出现斜压破坏, 且在支座上端反拱区产生裂缝; 试验梁受剪承载力随混凝土强度的增大约呈指数式增大, 混凝土强度从C40增大到C80、C190时, 其受剪承载力分别增大了30.76%和201.92%;采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中方法计算的UHPC深梁受剪承载力与试验值比值的均值为0.89, 均方差为0.15, 在没有更精确的计算方法之前, 该计算方法暂时可用。      

铁路客运专线32m箱梁战时破损后剩余承载力分析

对遭受破坏桥梁进行剩余承载力分析是战时桥梁抢修中的首要工作。采用ANSYS软件建立了铁路客运专线32m箱梁的有限元模型，针对箱梁可能的破坏情况：翼缘板破坏、箱体局部炸穿和箱梁一侧范围炸坏，分析计算了破损后结构的剩余承载力，据此得出通车、限载限速和不能通车的结论。可为战时32m预应力混凝土双线简支梁的抢修恢复提供理论依据。     

施工期损伤箱梁开裂机理研究及工作性能判定

为研究施工期损伤箱梁开裂机理及工作性能,通过对损伤箱梁进行单梁静载试验,将实测数据与正常工作单梁测试结果进行对比,讨论了其裂缝产生的原因主要为:混凝土弹性模量偏低导致张拉时梁体上拱上缘开裂;移梁吊装过程中,梁体跨中受意外荷载作用导致跨中截面承受负弯矩。试验结果表明该箱梁现有的工作性能已不能满足设计要求。     

斜交空心板梁极限承载力数值模拟分析及计算方法研究

采用三维实体单元建立斜交角度分别为15°、30°、45°的斜交空心板梁模型,进行考虑材料非线性的极限承载力数值模拟计算,通过模拟计算得出各种斜交角度空心板梁从承受荷载直至最终破坏的整个受力过程中的荷载-位移曲线、板梁中预应力筋的荷载-应力曲线。分析表明,不论斜交角度如何,斜交空心板梁的受力过程都可划分为预加力反拱及弹性受力、混凝土开裂及带裂缝工作、预应力钢筋屈服、受压区混凝土压碎破坏等4个阶段。通过计算对比发现,在对称荷载和非对称荷载作用下,各种角度的斜交空心板的极限荷载、截面的破坏形态存在一定的差别。以数值模拟计算的结果为依据,总结修正斜交空心板截面强度计算公式,以便工程设计参考使用。     

钢丝绳聚氨酯水泥复合材料加固损伤空心板梁试验研究

为研究钢丝绳聚氨酯水泥复合材料加固损伤空心板梁的力学性能,进行加固条件下损伤空心板梁抗弯性能模型试验,分析板梁挠度、裂缝宽度和承载能力变化规律,研究复合材料加固损伤空心板梁的破坏机理.试验结果表明:采用钢丝绳聚氨酯水泥复合材料加固经过预压的损伤空心板梁,其破坏过程分为钢丝绳断裂、复合材料开裂和整体结构受弯破坏3个阶段,属于适筋梁破坏;此板梁的实测屈服荷载和极限承载力比未加固空心板梁分别提高28.60％、40.00％,相同荷载作用下的挠度降低22.81％,最大裂缝的宽度减小52.73％,梁体延性提高57.14％,梁体的屈服阶段延长,空心板梁的安全性提高.采用钢丝绳聚氨酯水泥复合材料加固损伤空心板梁可显著改善梁体的整体承载性能,提高安全性.     

某预应力混凝土梁桥的安全评定

某三跨预应力混凝土箱梁桥通车3个月后出现细微裂缝,采用无损检测技术与荷载试验法综合评定该梁桥技术状况。结构检测内容包括桥梁线形、混凝土强度、混凝土密实度、裂缝深度,进行了静荷载和动荷载试验。综合检测表明大桥承载力满足设计要求,但裂缝可能影响结构耐久性,因此,跨中裂缝必须封闭,并提出了相应的技术措施。     

基于不同细集料T梁承载能力的评定

针对某桥梁建设中由于缺乏配制高性能混凝土的优质天然河砂,利用机制砂配制出C50混凝土,并用于预应力T梁。通过选用三片T梁进行常规试验和破坏。试验表明,机制砂混凝土T梁和天然河砂T梁两者物理力学性能基本一致,并确定了机制砂混凝土T梁的极限荷载。     

预应力混凝土梁超载能力分析

为了验证利用有限元法分析预应力混凝土梁极限承载能力的准确性,对T形预应力混凝土模型梁进行了极限承载力加载破坏试验,采用ANSYS有限元程序,建立了T梁的分离式有限元模型,分析了模型梁从加载到破坏全过程的受力和变形。发现利用实验与有限元法得到T梁的荷载-挠度曲线与荷载-应变曲线的变化趋势一致,并呈现良好的非线性,但是通过荷载试验得到T梁的超载能力为9.07 kN.m,按照有限元分析得到的超载能力为12.48 kN.m,偏差较大,原因是分析模型偏于理想化。分析结果表明:利用有限元法在总体上能够有效地模拟钢筋混凝土梁受力全过程中各个量的非线性变化,对超载能力的求解是可行的。     

活性粉末混凝土T形梁承载力试验与全过程分析

为了研究活性粉末混凝土（RPC）桥梁的设计理论与设计方法,本文对RPC T形桥梁进行了设计和静载试验,并对跨中截面承载力进行了全过程分析.该T形桥梁包括两片T形梁,跨度为20 m,梁高1.35 m.通过对两片RPC T形梁进行静力加载试验,测试了梁体的跨中下翼缘的拉应变随荷载的变化情况,结果表明,梁体的承载能力和抗裂性均满足规范要求.根据全过程分析结果,梁体的承载力安全系数可达2.25,通过分析与试验结果的对比,验证了全过程分析中采用的参数和假设条件的正确性.     

预应力混凝土连续箱梁桥维修加固与监控

某预应力混凝土连续箱梁桥在长期运营过程中出现箱梁下挠、斜向裂缝及U形裂缝等病害,严重影响桥梁运营安全,文章对其加固设计进行介绍。通过增大腹板截面、增加体外预应力索及重做桥面铺装等措施提高箱梁刚度,改善箱梁整体应力水平,提高箱梁压应力储备。梁体应力及挠度的监测结果表明,箱梁顶、底部具有较大的压应力储备,裂缝闭合明显;荷载试验检测表明,梁体的强度和刚度校验系数均满足规范要求,达到预期加固效果。     

重复荷载下高铁24m箱梁模型试验研究

对高速铁路中广泛应用的预应力混凝土简支箱梁进行了多级重复荷载下的模型试验．试验的主要测试结果包括2种加载方式下梁的裂缝宽度和裂缝分布展开情况,荷载-挠度曲线和弯矩-转角曲线,混凝土和普通钢筋的应变分布等．研究结果表明：混凝土首先在跨中底板出现裂缝,然后慢慢向腹板扩展．在纯弯段,裂缝间距分布比较均匀．在施加荷载超过开裂荷载不多的情况下卸载,裂缝在预应力筋的作用下能够闭合．箱梁的最终破坏现象是混凝土顶板的压溃爆裂,跨中极限位移为跨径的1/55．重复加载下的荷载位移曲线的包络线有3个拐点,分别对应于混凝土开裂,钢筋屈服,预应力筋屈服;而重复荷载下的弯矩转角曲线在整个过程中有一个拐点,对应于预应力筋的屈服．     

莫-喀高速铁路简支箱梁竖向下限基频研究

为研究莫-喀高速铁路简支箱梁竖向下限基频,通过理论公式计算预应力混凝土简支箱梁的竖向基频,建立有限元模型,根据设计荷载效应大于等于实际运营车辆荷载效应的原则,确定梁体容许动力系数;基于移动荷载模型进行动力仿真分析,得到列车作用下简支箱梁的实际动力系数;提出了设计速度250、300、350 km/h和400 km/h简支箱梁竖向自振基频的下限值. 研究表明:梁体动力响应幅值均在其一阶竖弯频率出现波峰;通过调节桥梁的竖向自振基频,避开列车对桥梁的竖向激振频率可以有效降低振动波峰;建议设计速度250、300、350 km/h和400 km/h跨度33.1 m预应力混凝土简支箱梁竖向自振基频分别为3.02、3.63、4.08 Hz和4.68 Hz.      

预应力混凝土T梁预制及其安装施工技术

工程概况 本合同段共有桥梁3座,特大桥1005.6m/1座,大桥652m/2座,全段桥梁总长1657.6m,占路线总长的20.81%。其中桥梁为30m预应力混凝土现浇箱梁、40m预应力混凝土连续T梁桥;引桥上部结构预应力混凝土T梁采用预制、吊装的方法施工。T梁预制施工顺序为：首先采取底模安装,然后进行钢筋的安装绑扎工作,预埋好波纹管,再进行安装侧模,以及浇筑梁体的混凝土,当混凝土强度达到要求后则可以施加预应力等环节。     

一单片T梁荷载试验

以单片T梁承载力试验为背景,对试验过程进行详细阐述,评估该梁承载力,试验结果表明该单片T梁试验满足设计要求;试验方法可供同类桥梁的荷载试验提供参考价值。