任意空间曲线预应力筋的预应力锚固损失研究

依据预应力锚固损失分析中的反摩阻影响机理,结合模拟空间曲线预应力筋的非均匀B样条曲线参数方程,推导出预应力锚固损失的数值计算公式,该公式适用于任意空间曲线型预应力筋,并适合编程计算。     

任意空间曲线预应力筋的预应力锚固损失研究

依据预应力锚固损失分析中的反摩阻影响机理,结合模拟空间曲线预应力筋的非均匀B样条曲线参数方程,推导出预应力锚固损失的数值计算公式,该公式适用于任意空间曲线型预应力筋,并适合编程计算。     

反摩阻对预应力损失σs2的影响

分析了反摩阻对由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失σs2分布的影响,建立了预应力束为一般线形时的回缩长度计算公式,并进行了实例分析,得出了反摩阻在回缩长度范围内显著改变预应力束有效预应力大小等结论.考虑反摩阻时的最大有效预应力位置从张拉锚固点向回缩平衡点移动,回缩平衡点后,考虑反摩阻时的有效预应力比不考虑反摩阻时高.     

后张法预应力混凝土梁曲线钢束锚固损失的精确分析

为了改进后张梁曲线钢束锚固损失计算方法,通过分析钢束微段的平衡,利用变形协调条件及应力连续条件,导出了后张梁曲线钢束锚固损失的精确计算公式。在导出的精确公式的基础上,分析了钢束张拉时的摩阻作用与锚固时的反摩阻作用之间的差别,指出了现行桥梁设计规范中锚固损失计算方法的近似性和不合理性。通过简支梁和连续梁钢束算例,对比了现行桥梁设计规范中的锚固损失计算方法及误差。研究结果表明：钢束锚固时的反摩阻作用小于张拉时的摩阻作用;现行铁路桥梁设计规范中的简化计算方法具有较好的计算精度,而现行公路桥梁设计规范中的简化计算方法会导致很大偏差;按现行公路桥梁设计规范中给出的简化公式计算的反摩阻影响长度可超过精确值70%以上,钢束端部的锚固损失计算值小于精确值30%以上;从简化计算考虑,建议设计公路桥梁时采用现行铁路桥梁设计规范中的反向摩阻计算方法。     

五河口斜拉桥索塔环向预应力筋张拉试验研究

宿淮高速公路五河口斜拉桥工程,进行了索塔足尺模型试验。针对环向预应力筋张拉伸长值比理论伸长值偏大这一现象,对环向预应力筋的张拉控制进行了研究,测试了6束预应力筋的摩阻系数。同时,还对初始张拉控制应力进行了试验分析,提出了相应的张拉控制程序。最后,对索塔锚固区共290束环向预应力筋实测张拉伸长值结果进行了概率统计分析,证实了理论伸长值修正算法中各项修正的必要性。     

后张法预应力筋锚固损失计算的虚拟张拉法

针对后张法预应力筋锚固损失计算的已有数值方法中,正、反向摩阻对称的基本假设与实际不符的问题,提出一种基于有效内力作用的“虚拟张拉法”,采用APDL编制了适用于任意线形预应力筋锚固损失计算的非对称数值程序,并形成自定义的宏命令。将预应力筋内部某点作为虚拟张拉端,将该点锚固损失前的有效内力作为虚拟张拉力,对预应力筋进行反向虚拟张拉计算,根据反向张拉区段内的伸长量变化建立变形协调方程,采用逐次搜索的方法确定回缩终点位置,从而得到最终锚固损失。通过3个典型曲线预应力筋算例分析表明:该文虚拟张拉法计算得到的反向摩阻区段长度和预应力筋沿程锚固损失值与解析解高度吻合,最大相对误差仅0.19%,计算精度远高于已有数值方法。     

U形大曲率预应力筋孔道摩阻试验与分析

对江门市某斜拉桥索塔锚固区U形预应力筋孔道摩阻力进行测试,通过实测数据,根据建立的数学模型,求解得到预应力孔道的偏差系数k和预应力孔道摩擦系数μ,摩阻系数实际值相比设计值偏差较大,对伸长量测试产生较大影响。建议U形大曲率预应力筋在张拉过程控制中避免仅采用理论伸长量为控制依据。     

后张预应力筋束孔道摩阻损失测试与探讨

通过对武广高铁客运专线花都特大桥48m ＋80m ＋48m后张法预应力混凝土连续箱梁上的3孔预应力筋束的孔道摩阻损失试验,介绍了预应力筋束孔道摩阻试验的试验方法,采用最小二乘法分析,得到预应力筋束与孔道间的摩阻系数μ和偏差系数k.为该桥的梁体预应力张拉施工提供依据,也为预应力筋束的预应力损失计算提供一定的参考.     

预应力钢筋回缩引起的预应力损失简化计算研究

预应力钢筋回缩是导致预应力损失的主要因素之一,预应力损失量预测方法众多,该文针对预应力钢筋预应力损失预测问题展开文献调研,总结了当前预应力损失研究的方法及存在的问题。在此基础上引入利用理论公式计算方法,对预应力钢筋回缩引起的预应力损失量进行计算,并利用有限元软件进行建模计算预应力损失。对这两种方法得出的结果进行了对比分析,以此对理论公式计算结果进行了验证。结果表明:理论公式计算预应力钢筋回缩引起的预应力损失具有较好的可靠性和使用便捷性。     

施工定位误差对竖向预应力筋应力损失的影响分析及改进措施

PC连续刚构桥箱梁的竖向预应力钢筋有效应力受到预应力筋施工定位误差的影响,将增加竖向预应力损失,从而加大腹板主拉应力超限的可能.研究过程中一方面通过实测锚垫板倾斜角度,并结合解析法计算结果,讨论其对锚固损失的影响程度;另一方面则利用有限元法计算预应力筋安装偏位对腹板应力的影响程度.结果表明:①施工时锚垫板倾斜的角度误差所产生的附加回缩量将加大竖向预应力筋锚固损失;②必须按照设计要求来安装竖向预应力筋,减小偏位误差.     

桥梁平转施工中球铰界面的摩擦力精确计算方法及验证

转体施工是桥梁施工中的重要方法,中国已成功将该技术应用于数百座大跨桥梁的施工。大吨位转体施工中,摩擦力的计算至关重要,但现有工程实践中给出的近似计算方法与工程试验值有较大差距。因此,精确的摩擦力和摩阻力矩计算理论,是转体施工中亟待解决的问题。首先采用称重原理获得竖向摩阻力矩,然后利用接触理论求得接触面的应力分布规律,并推导出竖向摩阻力矩理论公式,进而求得摩擦因数。之后,利用获得的摩擦因数,根据接触面的应力分布规律,获得了平转过程中的水平摩阻力矩和牵引力。最后,进一步将前述方法推广到带滑块的转体装置中,获得统一的摩擦因数、摩阻力矩计算方法。将该方法和有限单元法的计算结果进行对比,两者高度吻合;和实际工程数据对比,显示所提方法的结果更加合理、准确。主要结论如下：①根据称配重方法计算摩擦因数时,现有近似计算方法获得的摩擦因数,随着球铰参数α的增加误差逐渐增大。②球铰表面接触应力呈现出中间向两边逐渐增大的分布特征,现有计算方法假设均匀的法向接触应力分布与实际应力分布差距较大。无滑块转体装置中,有限元模型计算所得水平转动摩阻力矩比现有近似方法计算的大14.3%;而该方法计算值与有限元结果误差仅为3.0%。③在带滑块转体装置中,与工程实测值相比,现有近似方法和该改进方法获得的水平转动摩阻力矩误差分别为31.4%和23.7%。由此可见,该方法进一步提高了计算准确度。     

Smoothing dry friction damping by dither generated in rolling contact of wheel and rail and its influence on ride dynamics of freight wagons

Friction dampers of mechanical systems are frequently exposed to medium-frequency (M-F) dither generated in the surrounding environment. A dithered system of technical importance is the railway freight wagon with friction dampers in the primary suspension developing two-dimensional friction, where dither is generated by the rolling contact of wheel and rail. This paper presents some results of the investigation of the influence of dither on dry friction damping. This influence has been studied experimentally and theoretically, and the parameters of dither influencing dry friction damping have been indicated. An experimental set-up has been designed that allows investigating friction damping in the presence of dither. The experiments have shown that friction damping in the presence of the M-F dither behaves like viscous damping. This means that dither smoothes dry friction as far as damping is concerned. To investigate this phenomenon theoretically, a rheological model of dry friction has been proposed that is applicable to one- and two-dimensional friction. In the latter case, the model takes into account friction anisotropy. According to performed numerical simulations of freight wagon motion, with dither supplied to the model through measured vertical accelerations of axle boxes, smoothing dry friction by dither strongly influences ride dynamics of the wagon with friction dampers in the primary suspension. Smoothing dry friction by dither should be accounted for in numerical simulations of motion of vehicles with friction dampers in the primary suspension by employing a proper model of the two-dimensional friction and application of realistic dither generated by rolling contact.     

Kalker's algorithm Fastsim solves tangential contact problems with slip-dependent friction and friction anisotropy

This paper presents two extensions of Kalker's algorithm Fastsim of the simplified theory of rolling contact. The first extension is for solving tangential contact problems with the coefficient of friction depending on slip velocity. Two friction laws have been considered: with and without recuperation of the static friction. According to the tribological hypothesis for metallic bodies shear failure, the friction law without recuperation of static friction is more suitable for wheel and rail than the other one. Sample results present local quantities inside the contact area (division to slip and adhesion, traction) as well as global ones (creep forces as functions of creepages and rolling velocity). For the coefficient of friction diminishing with slip, the creep forces decay after reaching the maximum and they depend on the rolling velocity. The second extension is for solving tangential contact problems with friction anisotropy characterised by a convex set of the permissible tangential tractions. The effect of the anisotropy has been shown on examples of rolling without spin and in the presence of pure spin for the elliptical set. The friction anisotropy influences tangential tractions and creep forces. Sample results present local and global quantities. Both extensions have been described with the same language of formulation and they may be merged into one, joint algorithm.     

考虑竖向预应力扩散影响的箱梁腹板预压应力计算

竖向预应力筋对箱梁腹板产生的竖向压应力计算,关系到腹板主拉应力计算和抗裂问题,现行桥梁设计规范有关预压应力的计算公式没有考虑预应力在锚下的扩散。本文从弹性理论的解析解出发,讨论竖向预应力下考虑应力扩散的箱梁腹板压应力计算问题,最后给出竖向预应力筋合理间距和扩散角的计算公式。     

大直径现浇薄壁简桩单桩内摩阻力研究及竖向承载力模拟

采用双曲线型荷载传递函数，考虑单根筒桩内摩阻力沿桩身两种不同的分布形式对竖向承载力的影响，给出了具体迭代步骤及参数确定方法，并结合具体工程实例，对比分析了预测结果和实测情况。研究结果表明，考虑筒桩内摩阻力与外摩阻力呈正比的分布形式与实测情况较相符，而考虑内摩阻力从筒桩端部向上沿深度呈指数分布形式的计算结果偏保守，筒桩内摩阻力对其承载力的贡献为10％～20％左右，忽略其影响会引起一定的计算误差。比较了同样工况和地质条件下，筒桩及相应实芯桩的承载力情况，进一步说明了同样情况下筒桩比普通实芯桩有更高的单方混凝土承载力，可以降低工程造价。     

测定后张预应力摩阻损失的新方法

从后张预应力摩阻损失计算的基本原理出发,给出一种可有效测定摩擦系数肌局部偏差影响系数k和锚固端摩阻损失率的新方法。该方法以实测预应力筋伸长量和千斤顶张拉力为已知条件,通过非线性方程组的数值计算求解,得到待求的参数。该方法不需要使用应力传感器,不改变预应力筋的受力状态,仅用施工现场常用量具和设备就能进行测试,测试过程简单易行,对后张预应力体系的施工与检测有重要参考价值。     

任意空间曲线预应力筋的管道摩擦及局部偏差损失研究

针对预应力混凝土桥梁结构,介绍了任意空间曲线型预应力筋的管道摩擦及管道局部偏差损失计算方法。通过引入非均匀B样条曲线,推导出预应力筋的管道摩擦及管道局部偏差损失的数值计算公式,该公式适用于任意空间曲线型预应力筋,并适合编程计算。算例结果表明：对于空间转角较大的空间型预应力筋,当不考虑空间效应,采用简化公式计算方法会使摩擦损失及局部偏差计算结果偏小,且误差较大,导致最终得到的有效预应力值偏大,考虑预应力空间效应可减少简化计算的误差,较精确地计算出摩擦损失及局部偏差损失。