六四式铁路军用梁预应力加固影响因素分析

体外预应力加固技术可以有效提升铁路抢修钢梁器材的承载能力和竖向刚度,但实际抢修中复杂的工况可能对加固效果产生一定的影响。本文以32 m跨双层六四式铁路军用梁为研究对象,提出设有撑杆的折线形加固方案,从受力状况和竖向挠度2个方面,分析了预应力、荷载和撑杆长度3种因素对六四式铁路军用梁加固效果的影响。结果表明:增大预应力可使六四式铁路军用梁的弦杆应力和跨中竖向挠度明显减小,但应力和挠度的下降速率也随之减小;荷载的变化可明显影响弦杆应力和竖向挠度的大小,但对应力和挠度随预应力的变化规律影响很小;增大撑杆长度可明显提升六四式铁路军用梁的承载能力和竖向刚度。     

铁路低高度混凝土梁竖向刚度加固方法的研究与实践

结合既有运营铁路上8 m跨度低高度钢筋混凝土梁加固工程实例,采用有限元方法和现场实测数据,研究粘贴钢板和体外预应力加固技术在释放混凝土受压区过大的压应力,提高小跨度低高度钢筋混凝土梁竖向刚度和抗弯承载力等方面的适用性,并提出体外预应力加粘贴钢板综合加固技术,可为同类桥梁的加固设计与施工提供参考。     

脱空钢管混凝土偏心受压力学性能试验研究

本文进行了30个核心混凝土脱空的钢管混凝土偏心受压构件试验研究,试验参数有脱空率、偏心率、加载模式及构件长细比.试验过程中记录了试件在各级荷载下的纵向、横向变形,以及中截面纵向、横向应变,获得了试件破坏时承受的最大荷载.试验结果表明,核心混凝土脱空降低了钢管混凝土极限承载力,脱空率越大,极限承载力越小;偏心率越大,极限承载力也越小;在脱空一侧加载较之在非脱空一侧加载的极限承载力小;脱空对长柱极限承载力影响比短柱小.     

体外预应力梁和体外索共同工作规律的研究

体外预应力梁在承受荷载时,体外预应力仅通过转向块和锚固点作用在梁体上,由于体外索和混凝土梁变形不一致,存在着应力滞后现象,导致体外索和钢筋混凝土梁之间协调工作能力的大小不等.本文结合广西科学基金项目"体外预应力加固梁的试验",通过分析转向块的设置、体外索的形状、荷载类型、有效张拉预应力、体内非预应力钢筋的配筋率、偏心距、应力增量和混凝土度第几种影响因素,发现体外索和钢筋混凝土梁两者共同工作的规律:梁的刚度是决定体外索和钢筋混凝土梁两者共同工作的主要因素.本文结论对体外预应力基础理论发展有一定的借鉴意义.     

碳纤维布加固钢筋混凝土方柱的轴压试验

通过对碳纤维加固钢筋混凝土方柱的轴压试验,考虑了纤维布间距和箍筋间距的变化对加固后RC柱破坏形态以及加固效果的影响,结果表明:加固CFRP布可以一定程度上限制RC柱裂缝的发展,改善裂缝的分布,且使裂缝的宽度相对较小;CFRP布大部分在柱转角处拉断,应用时要考虑倒角半径对CFRP拉应变降低的影响;加固CFRP布后RC柱的轴压承载力和极限应变都有明显提高,延性得到改善,其轴压承载力随纤维布加固净间距和箍筋间距的减小而增加,箍筋@75 mm(包裹一层CFRP)的RC柱的延性最好。     

预应力钢管混凝土柱受力行为的分析研究

本文针对钢管混凝土偏心受压柱的特点，提出了施加预应力将其转化为准轴压柱的设计概念，基于连续介质力学，分析了预应力钢管混凝土柱的受力全过程及承载能力，提出了设计准则和设计方法。     

碳纤维板在重载铁路低高度钢筋混凝土板梁体外预应力加固中的应用研究

迄今,预应力碳纤维板应用于重载铁路钢筋混凝土梁加固改造的实例较少,其加固效果尚需深入研究。本文先阐述了体外预应力加固钢筋混凝土构件的设计思路,又根据现行铁路规范对加固前后梁体的应力、挠度及裂缝宽度进行了检算,并通过试验场内的静载试验验证了预应力碳纤维板加固钢筋混凝土板梁的加固效果。研究结果表明,采用预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁能够显著提高梁体受力性能,在1.2倍ZH荷载作用下能够满足运营要求,该技术可以在重载铁路加固改造中推广应用。     

基于钢筋混凝土桁架下弦拉杆的体外预应力加固技术研究

依托某现役大跨度钢筋混凝土桁架拱渡槽加固改造工程,根据现场调查测试和原结构有限元设计复核结果提出一条与现行规范相协调的体外预应力加固钢筋混凝土桁架受拉杆件的设计思路,并结合原位静载试验数据和ANSYS有限元建模分析探究、验证体外预应力加固钢筋混凝土桁架受拉杆件的效果。研究结果表明:体外预应力加固大跨度钢筋混凝土桁架受拉构件具有较明显的优点,能够在较大程度上提高原结构的承载力和刚度。加固体系中预应力筋与原结构共同受力,降低了原结构的应力水平;加固体系变形协调一致,整体性较强,有效减小了其他加固方法较难解决的应力滞后效应,加固效果显著。     

CFRP片材约束混凝土短柱徐变性能及极限承载力试验

通过不同形式轴压短柱试件727 d徐变及极限承载力试验,研究长期持续荷载下徐变对CFRP约束混凝土柱极限承载力的影响。研究结果表明:CFRP约束混凝土柱的徐变发展趋势与素混凝土柱及钢筋混凝土柱基本相同;其徐变系数明显小于素混凝土柱,且混凝土强度等级愈低,徐变系数减小愈显著,而轴压比对徐变系数的影响较小,CFRP约束圆柱体的极限应变较CFRP约束棱柱体的极限应变大;长期荷载作用引起CFRP约束柱轴心受压极限变形降低4.5%~4.8%,引起无约束柱轴心受压柱极限变形降低23.2%~35.2%;CFRP能显著提高约束混凝土的极限承载力,且CFRP约束钢筋混凝土柱承载力的提高较CFRP约束素混凝土柱要小。     

体外预应力加固铁路盖板涵应力增量分析

构建了顶板底部直线布置体外预应力筋加固盖板涵的计算模型,利用盖板涵加载变形前后的几何关系,探讨体外预应力筋应力增量与梁体挠度及混凝土压应变的关系,推导出了铁路运营阶段体外预应力加固盖板涵体外筋应力增量的表达式。可用该式计算在三分点荷载、均布荷载和集中荷载作用下用跨中挠度及混凝土压应变表达的体外筋应力增量。通过室内试验和相关文献验证了本文表达式的正确性,可为体外预应力加固盖板涵结构设计提供指导。     

横向体外预应力加固装配式空心板桥的探讨

采用数值仿真方法对影响装配式空心板桥加固效果的一些因素进行研究。利用有限元程序MIDAS／Civil建立装配式预应力混凝土空心板桥整体计算模型，探讨空心板桥纵向不同位置处施加横向体外预应力的加固效率以及桥梁宽跨比不同时的加固效果。计算结果表明：空心板桥在跨中处施加横向体外预应力的加固效果较两端位置明显；桥梁宽跨比越小，加固效率越高。所得结论对该加固方法在工程中的应用有参考价值。     

外部粘贴预应力碳纤维板技术加固桥梁结构的工程应用与评估

采用外部粘贴预应力碳纤维板技术对金刚桥进行加固。金刚桥是一座已使用40多年的钢筋混凝土简支T形梁桥,开裂严重,抗弯刚度退化,在汽车荷载作用下梁体挠曲变形明显,需要进行加固并提高其通行荷载。根据正截面承载力验算结果,确定在主梁底部和梁肋两侧尽可能接近底部的位置粘贴预应力碳纤维板进行加固,以提高抗弯强度。加固过程中采用结构基座式的预应力张拉设备对碳纤维板施加1 000 MPa的初始应力,并在桥梁支座处通过永久性锚具设置了可靠的锚固。加固完成后采用标准荷载对桥梁进行荷载试验。试验结果表明:应用预应力碳纤维板加固技术,桥梁结构承载力满足加固设计荷载要求,且挠曲变形显著减小,桥梁结构的内力分布得到明显改善。     

转体施工的铁路曲线连续槽形梁设计关键技术研究

为了确保转体施工的曲线连续槽形梁结构设计安全可靠,需要解决以下关键技术问题:结构横向受力、日照温差应力较大、支座中心线横向位置、曲线转体结构横向偏载、曲线槽形梁结构受力计算等。通过道砟槽板横向预应力束的合理布置,克服横向连接处主拉应力;通过适当增加边主梁顶板保护层厚度和纵向预应力束的合理布置,控制了日照温差应力;研究合理的横向支撑位置,避免对结构产生横向次应力;曲线悬臂转体结构横向偏载,将球铰中心相对于上下承台设置横向预偏心,解决转动时横向自重不平衡引起梁体侧倾的问题;通过建立平面模型、单梁模型、梁格模型和实体模型,对比分析计算曲线空间结构的受力问题。结果表明:曲线连续槽形梁结构受力均满足规范要求。     

预测碳纤维薄板增强RC梁抗弯疲劳寿命的AFN法

在碳纤维薄板(CFL)增强RC梁中,加固后构件的疲劳寿命受到被加固结构本身性能、加固材料性能以及荷载水平等因素的影响,加固效果具有明显的非线性,加固后疲劳寿命难以显式表达。本文采用AFN法预测加固梁的疲劳寿命:用层次分析法(Analytic hierarchy process)对影响疲劳寿命的主要因素进行分析;用模糊聚类法(Fuzzy clustering)确定训练样本;运用神经网络方法(Neural network),建立疲劳寿命隐函数关系式,从而预测CFL加固梁抗弯疲劳寿命。以疲劳试验数据为样本,用层次分析法选取最大荷载、CFL的应力水平、初始挠度、循环次数为200时跨中挠度的试验数据作为疲劳寿命隐函数的随机变量输入单元,以CFL加固梁的抗弯疲劳寿命作为输出单元。通过预测值与试验值的对比分析,验证了AFN法预测CFL增强RC梁抗弯疲劳寿命的合理性。     

钢骨混凝土T形截面柱节点抗震性能研究

为研究钢骨混凝土T形截面柱节点的构造措施及抗震性能,对6个钢骨混凝土T形截面异形柱节点及2个混凝土T形截面异形柱节点进行试验,考虑单、双向荷载作用下节点低周反复荷载作用,测得了节点梁端荷载-位移曲线和骨架曲线以及各阶段的荷载和位移值,并分析了节点的延性、耗能、抗剪性能、功比指数及破坏形态。试验研究表明,该节点形式具有很好的延性和能量耗散能力,证明配有钢管和型钢的钢骨混凝土T形柱和钢筋混凝土梁连接方法是可靠的,节点能够有效传递弯矩和剪力。由于柱为钢骨混凝土柱,节点核心区的抗剪承载力有了较大的提高。双向荷载作用下试件的屈服荷载、极限荷载及破坏荷载相对单向情况下的均较小。     

结构中的钢筋混凝土柱耐火性能理论研究

建立了一个理想的完全约束的钢筋混凝土柱模型,并采用这个模型对实际结构中轴心受压柱的耐火极限进行了预测和分析.研究结果表明,在截面尺寸、纵筋配筋率、保护层厚度及混凝土抗压强度等诸多因素中,保护层厚度是影响实际结构中轴心受压柱的耐火极限的最主要因素.而我国现行的设计防火规范是以截面尺寸为主要指标对钢筋混凝土柱的耐火极限进行规定,因此,建议我国的设计防火规范对钢筋混凝土柱的耐火极限进行规定时加入对保护层厚度的要求,同时建议加入防止柱表面爆裂的措施.     

FRP加固技术研究新进展

纤维增强复合材料(FRP)在加固工程中的应用是土木工程研究热点之一。围绕国内外FRP加固技术的研究现状以及最新进展,从混杂纤维材料(HFRP)加固、FRP加固砌体结构、预应力碳纤维布(CFRP)加固、CFRP与钢板复合加固混凝土结构等技术的研究方面进行综述。试验研究表明:混杂纤维加固柱的承载力和变形能力优于单一纤维加固,且在承载力提高幅度相同的情况下,成本显著低于CFRP加固柱;FRP加固砌体结构可以提高砌体结构的抗震、抗剪和平面外抗弯性能;预应力CFRP加固技术结合了预应力技术和FRP粘贴技术,能明显提高梁的刚度、屈服荷载和极限荷载,其提高程度随预应力CFRP的用量和预应力水平的提高而增大。预应力加固的研究主要集中于预应力控制值、端部锚固和预应力损失方面。CFRP与钢板复合加固混凝土结构技术作为一种新型的加固技术,可以直接利用钢材参与受力,钢材形成的骨架在约束混凝土变形的同时,还提高了CFRP的利用效率,从而大幅度提高构件的极限承载力,改善构件的工作性能。     

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。     

钢筋混凝土梁疲劳性能的有限元分析

为研究钢筋混凝土梁的疲劳性能发展及其影响因素,本文采用数值模拟方法,利用有限元软件ABAQUS分析钢筋混凝土梁的静力弯曲性能,结合疲劳计算软件FE-SAFE对梁结构的疲劳性发展过程进行研究,探讨了混凝土强度、纵向钢筋配筋率、疲劳荷载水平等主要因素对钢筋混凝土梁抗弯疲劳寿命的影响。结果表明:在一定范围内钢筋混凝土梁的疲劳寿命随着混凝土强度的增加而增大,但超过一定范围后梁的疲劳寿命提高幅度有所降低;梁的疲劳性能受荷载水平影响较大,疲劳寿命随荷载水平的提高显著降低;较高的配筋率可以提高受拉区混凝土的塑化效应,从而提高钢筋混凝土梁的疲劳寿命。