任意配筋条件下体外预应力混凝土简支梁极限分析

通过对具有任意配筋形式的体外预应力混凝土简支梁的载面变形参数沿梁长变化的分析，确定了截面变形及其沿梁长方向的变化规律，从而准确得出锚固点和转向点的位移及体外素的应力。根据各控制截面的变形特点，推导出控制截面的内力平衡方程及其求解方法，较全面地考虑了非预应力钢筋对结构工作性能的影响。通过简单的迭代计算，给出不同转向方式和加载形式下，求解具有任意非预应力钢筋的体外索间支梁极限状态的方法，并对该方法进行了试验验证。     

碳纤维(CFRP)体外预应力混凝土梁的试验研究

;进行了4根编号分别为B1、B2、B3和B4的体外预应力混凝土简支梁受力全过程的试验研究.其中B1、B3和B4梁的体外预应力筋为碳纤维筋,B2梁的体外预应力筋为带塑料套管的无粘结钢绞线.全部试验梁采用三分点加载方式.试验表明,体外预应力混凝土梁的跨中荷载一挠度曲线呈现为三折线的形状,分别以受拉区混凝土开裂、梁内非预应力受拉钢筋屈服及混凝土压碎为特征点.试验还表明,无论是钢绞线体外筋还是CFRP体外筋,从开始加载到构件破坏的过程中,体外预应力筋应力增量与跨中挠度基本呈直线关系.这些现象均与相应的体内无粘结预应力混凝土梁的现象一致.试验结果为建立统一的既适用于体外预应力钢筋又适用于体外预应力CFRP筋的极限应力计算方法提供了基础.     

体外CFRP预应力筋混凝土梁的受力性能

对体外碳纤维增强复合材料(CFRP)预应力筋混凝土梁的抗弯性能进行了试验研究,根据试验结果对其受力过程、承载力、延性性能和破坏模式等进行了描述,同时编制了体外预应力混凝土梁的非线性全过程分析程序,对体外CFRP预应力筋混凝土梁进行了参数分析,进而推导了体外预应力混凝土梁的简化计算公式.结果表明:理论计算值与试验值吻合较好;张拉预应力筋时是否持荷以及持荷大小对梁的抗弯性能影响可以忽略;体外CFRP预应力筋可以大幅度提高钢筋混凝土梁的承载力,减小梁体变形和开裂程度;梁体内非预应力钢筋可以明显改善体外CFRP预应力筋混凝土梁的裂缝分布和延性;体外CFRP预应力筋混凝土梁的延性指标可达到2.5左右.     

体外预应力加固预应力增量的计算

体外预应力加固技术是现如今最有效的加固既有预应力混凝土桥梁的方法,可大幅提高原桥刚度及承载能力并克服其他加固方法中难以克服的二次受力问题。利用结构变形前后的几何关系,提出了在车道荷载作用下三折线布筋形式的体外预应力应力增量计算公式,计算公式的物理意义明确,并可分别计算不同荷载及不同布筋形式下的体外预应力应力增量。通过一座预应力混凝土简支T梁的加固设计实例,计算了体外预应力在车道荷载作用下的应力增量及施工阶段、使用阶段梁的上下缘混凝土应力,为简支梁的体外预应力加固工程提供了理论技术支持。     

折线先张全预应力混凝土梁徐变曲率试验研究

为了有效地预测折线先张的全预应力混凝土梁徐变挠度,对该类梁的徐变曲率进行了试验研究.通过对2根7.5 m长的折线先张全预应力简支梁进行长期加载,定时观测了2根梁的跨中徐变挠度和不同高度截面的徐变应变,绘制了试验梁的徐变系数和徐变挠度系数时程曲线,并将2个系数进行了对比分析.根据试验粱不同时段跨中截面不同高度的徐变应变实测值,绘制了试验梁不同时段跨中截面弯曲应变徐变图,验证了试验梁长期荷载作用下平截面假定的适用性,并指出徐变作用引起梁跨中截面中和轴的移动情况.基于平截面假定,以根据试验值建立的徐变应变几何模型为研究对象,以曲率参数为纽带,从理论角度推证了徐变挠度系数与徐变系数间的数值关系,与试验结果进行了对比,并提出了在徐变系数已知的情况下徐变挠度系数的计算公式.     

CFRP布混合粘贴加固RC梁斜截面抗剪性能研究

为了研究CFRP布混合粘贴技术加固钢筋混凝土梁斜截面抗剪性能,设计了4组钢筋混凝土T梁抗剪加固试验。分别对比了未加固的试验T梁、CFRP布普通外贴方式加固的试验T梁和CFRP布混合粘贴方式加固的试验T梁,同时对于加固的试验T梁考虑了分阶段加载二次受力性能。研究表明CFRP布混合粘贴加固的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力较未加固的试验T梁有显著提高,同时比CFRP布普通粘贴加固方式提高了9.34%。在挠度变形、混凝土裂缝的抑制、箍筋受力的改善以及碳纤维布材料强度利用率上均优于CFRP布普通外贴方式。二次受力的试验T梁因加固前腹板斜裂缝已经出现,因此整体刚度有所降低,导致挠度变形大于一次受力的试验T梁,二次受力的试验T梁其箍筋应力发展水平和一次受力梁差异不大,破坏时斜截面抗剪承载力降低了4.83%,降低程度较小。CFRP布混合粘贴加固形式中单根碳纤维布提供的抗剪贡献较大,钢板锚固件可以延缓CFRP布的剥离过程,阻止CFRP布向锚固件另一侧剥离发展。试验T梁最终破坏时,同一根CFRP布表面应变在两个钢板锚固件之间分布较为均匀且应变数值发展较大,CFRP混合粘贴加固形式充分利用了碳纤维布高强度和高弹性模量的特点,加固后CFRP布与箍筋受力协调关系较好。     

配置高强钢筋UPC梁受弯性能试验研究

通过对4根预应力筋不同布置形式和非预应力筋不同等级的梁进行静载试验,对比分析了不同预应力筋布置形式和不同非预应力筋等级对UPC梁受弯性能的影响。研究表明:UPC梁的极限承载力、极限应力增量、挠度和裂缝开展均受到预应力筋的布置形式的影响;非预应力筋强度等级的提高可以使UPC梁的承载力和极限应力增量有所提高。     

纤维塑料筋混凝土梁长期性能研究进展

对国内外纤维塑料筋(FRP筋)混凝土梁长期性能试验、时随分析和设计计算方法的研究进展进行综述与分析:首先介绍不同种类FRP筋的应力松弛试验,研究表明AFRP筋的应力松弛较CFRP筋更为显著;总结预应力与非预应力FRP筋混凝土梁长期性能试验,研究表明采用AFRP筋或较低强度混凝土时,梁的长期变形相对较大;分别阐述基于截面时随曲率的非预应力FRP筋混凝土梁时随分析方法和基于龄期调整有效模量的预应力FRP筋混凝土梁截面时随分析方法;介绍非预应力FRP筋混凝土梁和预应力FRP筋混凝土梁长期变形的设计计算方法;最后对今后FRP筋混凝土梁长期性能研究的发展趋势进行展望。     

预应力混凝土梁徐变性能试验

通过对6根1:5模型梁的800 d长期试验,对预应力混凝土梁的徐变性能进行了系统的研究,重点考察了混凝土种类、预应力筋张拉方式以及截面上、下缘应力差等因素对梁徐变变形、徐变应变、截面曲率、预应力筋应变和钢筋应力等的影响;基于龄期调整有效模量法,编制了步进法时随有限元分析程序,并应用该程序对试验进行了全过程模拟分析;提出了综合考虑混凝土种类、预应力筋张拉方式以及截面应力差等多因素影响的预应力混凝土梁徐变变形设计建议计算公式.结果表明:有限元分析结果及该设计建议公式计算结果均与试验值吻合较好,且设计建议公式计算结果更为吻合.     

体外预应力混凝土简支梁极限承载力简化计算

从结构的整体变形入手,综合考虑了体外钢筋的面积、材料强度、转向器的个数等主要因素对体外预应力正截面承载力的影响,推导出体外预应力混凝土简支梁极限承载力的实用计算公式。对已有的40片试验梁进行了计算,结果与实测值吻合良好。     

有黏结预应力CFRP筋混凝土梁试验及非线性分析

通过6根梁试件的单调加载静力试验,对有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力、位移延性以及变形特性等进行了较系统的研究,并利用ANSYS软件对试验梁进行了非线性有限元分析。研究结果表明:有黏结预应力CFRP筋混凝土梁受力性能良好,具有较大的位移延性和变形能力;按配筋率的不同,梁试件的破坏模式分为受拉破坏和受压破坏2种;随着配筋率的增大和张拉控制应力的提高,有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的位移延性有所降低;和非预应力配筋为钢筋的梁试件相比,非预应力配筋为玻璃纤维塑料(GFRP)筋的梁试件的位移延性和变形能力稍低;典型试件的有限元计算值和试验值吻合良好。     

缓粘结预应力混凝土梁极限承载力试验

通过4根预应力混凝土梁的极限承载力试验,分别对其开裂荷载、破坏荷载、控制截面应力、裂缝与变形进行了测试,对比了缓粘结与普通预应力混凝土梁的受力性能差异。从试验结果来看,缓粘结预应力混凝土梁具有较好的受力性能,缓粘结与普通预应力混凝土梁的挠度、应变实测数据变化规律基本一致。跨中截面体内应变测试结果表明,缓粘结与普通预应力混凝土梁的体内应变变化规律吻合较好。跨中截面钢筋应变与混凝土应变测试结果表明,缓粘结与普通预应力混凝土梁的应变变化规律基本一致,缓粘结预应力混凝土梁的实测值相对较大。缓粘结预应力混凝土梁的实际开裂荷载、破坏荷载大于普通预应力混凝土梁,矩形、T形缓粘结预应力混凝土梁的开裂荷载实测值较普通预应力混凝土梁偏大6%、10%,矩形、T形缓粘结预应力混凝土梁的破坏荷载实测值较普通预应力混凝土梁偏大4%、3%。缓粘结预应力混凝土梁裂缝宽度实测值较普通混凝土梁相对较小,表明缓粘结预应力筋与混凝土之间具有足够的粘结力。     

重复荷载作用下无粘结部分预应力高强混凝土梁变形及延性试验研究

通过15根单调荷载和11根低周复荷载作用下的无粘结预应力高强混凝土梁的试验，研究了影响无粘结梁变形及延性的主要因素；预应力艋配筋率，非预应力筋配筋率，跨高比、荷载作用方.工资地预应力筋和非预应力筋对无粘结梁跨中最大挠度的影响，用无粘结配筋指标和综合配筋指标之比η和换算配筋率αpρ这两个参数来反映，并且采用与国内有关规范相一致的直接双直线法，在单调荷载作用下无粘结部分预应力高强混凝土梁变形计算基础上，建立了任意荷载作用下的无粘结部分预应力高强度混凝土梁变形计算公式。试验结果表明，随着受拉区非预应力筋配筋率和预应力筋配筋率的增大，梁的延性逐渐减小；随着受压区非预应力筋配筋率的增大，梁的延性逐渐增大；荷载作用方式对梁的延性有一定影响；跨高比对延性的影响有待进一步研究。依据试验结果建立了位移延性比与综合配筋指标的关系式，计算结果与试验结果吻合较好。     

ANSYS在体外预应力混凝土简支梁非线性分析中的应用

介绍了Ansys在体外预应力混凝土简支梁非线性分析中的应用,同时考虑了混凝土和钢筋的材料非线性以及结构几何非线性,建立了两根体外预应力简支梁的三维分析模型,分析并模拟了在三分点荷载作用下加载直至破坏的全过程,并与试验进行了比较,结果表明Ansys能较好地模拟受力全过程,分析了转向块对体外预应力混凝土简支梁受力性能的影响.     

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。     

CFRP体外预应力加固钢筋混凝土T型梁试验

利用波形齿锚具实现横向张拉CFRP片材的体外预应力加固技术,对4根完全相同的7 m跨度的T型梁进行加固(梁侧加固3根梁,其中1根梁考虑二次受力影响;梁底加固1根梁);利用普通粘贴CFRP的加固技术对另一根梁进行加固(加固前与前4根梁完全相同);然后对加固后的5根梁进行试验研究。结果表明:梁侧或梁底CFRP片材体外预应力加固能同时显著提高混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载、极限承载力以及截面刚度,能有效限制混凝土裂缝宽度的发展,也能充分发挥CFRP片材高强性能,同时加固时有无初始荷载即二次受力对加固后的梁在承载力及变形能力方面均无明显影响。     

体外预应力加固RC梁受力性能试验

为了确定合适的张拉控制应力和束高,为体外预应力加固提供合理的参数,制作了7根缩尺试验梁,分别开展了不同张拉控制应力和束高下的体外预应力加固RC梁受力性能、破坏模态和极限承载力的试验研究,测试了荷载、挠度、应变、裂缝的发生以及发展状况等。同时,依据承载力理论计算得到各试验梁的理论承载力,利用ANSYS软件将试验值与计算值进行对比分析。研究结果表明:被加固梁破坏模态与未加固梁类似,均呈现显著的塑性破坏特征,二者破坏前有明显的裂缝发生、发展过程,但持续时间较未加固梁大大增加;增大束高有利于提高梁的承载能力,但束高增大到一定程度后,由于挠度增加导致钢束对梁体二次效应显著,梁体承载能力的增大效应显著削弱;张拉控制应力越大,被加固梁开裂荷载与极限荷载越大,钢绞线应力增量越小,较大的张拉控制应力有利于充分发挥体外预应力加固效应,但当张拉控制应力小到一定程度时,改变张拉控制应力大小对被加固梁承载力几乎无影响;相比于变化张拉控制应力,束高的改变对梁体受力性能的影响更加显著;体外预应力加固在提高原梁承载能力的同时,显著改善了其延性,破坏时梁体塑性发展更加充分。     

预应力混凝土T梁抗弯承载能力试验研究与Ansys数值模拟

制作了一片有粘结预应力的混凝土T梁,置于自然暴露环境中养护790d后,采用千斤顶加载,进行抗弯承载能力试验研究。结合试验数据,获取了挠度、上缘混凝土、下缘普通钢筋和预应力钢绞线的应变变化规律,并将不同工作阶段的挠度试验结果与JTG D62-2004规范、GB 50010-2002规范和ACI 318-95规范的计算结果进行了对比分析。基于Ansys有限元软件,采用实体力筋法对预应力混凝土构件进行模拟,建立了预应力混凝土T梁的三维有限元实体模型,对试验梁加载过程中的挠度、混凝土及钢筋应变的变化规律进行了仿真分析。     

预制节段干接缝体外预应力混凝土简支梁抗剪性能试验

预制节段干接缝体外预应力混凝土梁是一种适应于快速化施工的新型桥梁结构形式,然而预制节段干接缝体外预应力混凝土梁的斜截面抗剪破坏机理尚不明确。针对此类状况以文献[18]中推荐的箱型截面为原型,进行4根预制节段干接缝体外预应力混凝土梁和3根整体式体外预应力混凝土梁的1：8缩尺模型试验,揭示不同剪跨比（1.5,2.0和2.5）、接缝类型（整体式接缝和干接缝）以及接缝数量（2和4）对预制节段干接缝体外预应力混凝土梁斜截面抗剪性能的影响。在试验过程中观测裂缝的发展,记录体外束应力增量、挠度发展规律、接缝张开情况和破坏形态。试验结果表明：体外预应力预制节段干接缝混凝土梁在键齿处容易产生裂缝;剪跨比是影响节段梁和整体梁抗剪承载力的主要因素,随着剪跨比增大,节段梁和整体梁的抗剪承载力明显降低;在剪跨比小于或等于2.0时,预制节段干接缝体外预应力混凝土梁的抗剪承载力小于相应的整体式混凝土梁的抗剪承载力;根据节段式混凝土梁的接缝是否张开,节段式混凝土梁的受力过程可划分为接缝张开前、后2个阶段;在接缝张开前,节段式混凝土梁的力学行为与整体式混凝土梁的无异;接缝张开前、后,节段式混凝土梁的力学行为发生改变;接缝是控制梁抗剪承载力的主要因素,但接缝数量对节段式混凝土梁抗剪承载力的影响不显著。     

钢箱组合梁体外索应力增量计算方法研究

体外预应力结构中预应力筋的变形是与结构整体变形紧密相关,凡是影响结构变形的因素对预应力增量都有影响。从结构变形方面建立了既符合结构受力特点又能适应各种不同布筋形式的体外索应力增量的计算方法,通过曲率关系解决了弹性阶段体外索应力增量的计算问题。同时考虑了索与转向块间摩阻损失的影响,根据总伸长量不变关系提出更精确的索力计算方法,并分析了摩擦系数对应力增量的影响。