连续刚构竖向预应力张拉方式研究

针对依托工程腊八斤特大桥,按施工阶段分析竖向预应力张拉效应,对比常规张拉、滞后张拉两种不同施工过程的竖向预应力张拉效果,同时关注在施工过程中,端节段未张拉竖向预应力时,在施工荷载作用下的拉应力分布,提出竖向预应力钢束合理张拉方式。     

混凝土箱梁桥腹板竖向预压应力场的研究

基于傅立叶级数,把箱梁腹板上单根竖向预应力筋简化为作用在无限狭长矩形薄板上的一对大小相等、方向相反的集中力,推导出单筋作用下箱梁腹板预压应力的解析公式。该解析公式与ANSYS程序分析结果比较,两者的竖向压应力分布线形基本吻合,竖向预应力除了在腹板中产生呈正态分布的竖向压应力外,还在其两侧产生较小竖向拉应力,实桥试验进一步证明该解析公式适用于腹板竖向压应力叠加计算。文中最后分析了箱梁桥腹板沿高度竖向预压应力场分布特点,引入修正系数K,提出竖向预应力计算的修正公式,同时绘出不同间距竖向预应力作用下腹板的μ-K曲线图。     

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。     

新光大桥三角刚架施工过程模型试验及有限元分析

结合广州新光大桥采用1：10的缩尺模型试验和有限元有限元分析,根据相似理论设计了加载方案和配重方案,针对缩尺模型重力效应问题,采用加多点施加竖向荷载的方式补偿。重点研究了三角刚架在施工阶段中斜腿悬臂施工时对拉预应力杆的张拉力和放张时机,以及斜腿由悬臂变为刚构的体系转化过程中的正应力发展和分布规律、混凝土开裂可能性等问题。依据试验数据和计算结果对三角刚架的施工方法以及预应力张拉、拉杆拆除等重要施工工艺进行了深入讨论。结果表明在施工阶段三角刚架的最大压应力出现在斜腿根部、最大拉应力出现在斜腿项部,预应力张拉及拉杆拆除的顺序对拉应力有较大影响。     

竖向预应力施加顺序对PC连续刚构桥腹板混凝土开裂影响研究

以某大跨径PC连续刚构桥为依托，通过ABAQUS软件建立模型并分析PC连续刚构桥箱梁腹板混凝土开裂原因及竖向预应力施加顺序对腹板混凝土开裂的影响，结果表明：腹板混凝土开裂原因之一在于箱梁悬臂节段数量增加引起腹板混凝土内竖向拉应力增大所致，竖向预应力的施加可限制腹板混凝土内竖向拉应力的发展；滞后张拉工艺中，由于竖向预应力的滞后施加，无法起到提前遏制腹板混凝土竖向拉应力发展，从而导致腹板混凝土开裂风险较高。将竖向预应力施加顺序调整至纵向预应力施加之前，能有效降低腹板混凝土主拉应力值，减小腹板混凝土开裂风险。     

体外预应力桥梁锚固块构造分析及拉压杆模型法配筋研究

采用3种有限元分析模型进行体外预应力桥梁锚固块的应力分析,分别考虑角钢、钢垫板、体外预应力钢管,钢筋网和分布钢筋对锚固块的影响,并对3种有限元模型计算结果进行分析对比。另外,对单孔锚固的T梁锚固块直接利用美国ACI-318-05混凝土结构规范中的拉压杆模型进行配筋设计;对多孔锚固的箱梁锚固块,忽略横向应力和竖向应力的相互影响,利用弹性应力法建立箱梁锚固块的横向和竖向配筋的拉压杆模型进行配筋设计。研究结果表明,在体外预应力锚固块与主梁相接部位中设置角钢有效地降低了这一位置由于大吨位张拉力引起的应力集中;设置了钢垫板、角钢、体外预应力钢管以及锚固区钢筋网和分布钢筋后,锚固区是安全的。因此,运用拉压杆模型法对体外预应力锚固块的配筋设计是合理可行的。     

预应力混凝土连续箱梁不同布索方式对比分析

从理论上对比分析了不同布索方式的优缺点,以某预应力混凝土连续箱梁桥为原型,通过数值计算对比分析了预应力损失对不同布索方式箱梁腹板主拉应力的影响.结果表明,在理论上取消下弯索,通过适当调整顶、底板索和竖向预应力筋来实现对腹板主拉应力控制是可行的;适当调整竖向预应力的大小,竖向+纵向布索方式混凝土强度提高系数优于下弯索布索方式;竖向预应力损失对竖向+纵向布索方式预应力混凝土箱梁腹板主拉应力的影响非常敏感.在实际工程中,竖向预应力损失50%后,竖向+纵向布索方式预应力混凝土箱梁腹板主应力的分布将劣于下弯索布索方式.     

斜向预应力混凝土路面数值模拟

为研究斜向施加预应力路面的受力特性,通过理论推导由斜向预应力产生的路面板内压应力计算公式,预应力筋的直径、布设角度和间距是影响板内应力的主要因素。建立力学模型,模拟分析预应力筋作用位置、布设间距和角度以及直径大小对路面板应力的影响,结果表明,斜向预应力混凝土路面的锚固区和板角部分区域出现拉应力,但混凝土不会出现开裂;预应力筋布置在1/2板厚偏下是合理的,此时板底压应力大于板顶部,路面板产生负弯矩;预应力布设角度建议范围为25＆#176;～45＆#176;;考虑到经济性和预应力筋张拉空间,建议预应力筋布设间距最小为0．5 m,预应力筋的布设间距也不能过大,过大易造成路面板应力分布不均匀;可通过调整预应力筋的直径,以得到合理的布设角度和间距。     

体外配置CFRP预应力筋混凝土箱梁受力性能试验研究

制作了体外配置碳纤维(CFRP)筋预应力混凝土薄壁箱梁模型,对模型箱梁从CFRP预应力筋张拉、加载至混凝土开裂这一过程进行了试验研究,研究了预应力损失和均布荷载作用下箱梁跨中截面应力-应变分布规律、受压翼缘有效分布宽度系数、跨中挠度、抗裂性能以及CFRP体外预应力筋的应力变化情况,试验表明该箱梁具有良好的抗裂性能与变形性能,混凝土开裂引起顶板受压翼缘有效分布宽度系数增加小于5%。该研究为CFRP体外预应力筋在混凝土薄壁箱梁中的推广应用提供了可靠的试验依据。     

螺旋箍筋约束高强混凝土柱轴心受压性能试验研究

为探究螺旋箍筋约束高强混凝土柱的轴心受压性能,开展了42根螺旋箍筋约束高强混凝土圆柱的轴压试验,研究了混凝土标准立方体抗压强度(58.0~90.6 MPa)、箍筋屈服强度(480~1 219 MPa)、体积配箍率(1.00%~1.60%)与箍筋间距(45~80 mm)对螺旋箍筋约束混凝土柱受压承载力和变形能力的影响。试验结果表明:箍筋约束混凝土在达到峰值压应力时,约束箍筋可能达不到屈服;约束箍筋的强度和体积配箍率相同时,随着高强混凝土强度的增高,约束混凝土达到峰值压应力时箍筋的拉应变减小;混凝土轴心抗压强度、箍筋屈服强度相同时,随着体积配箍率的提高,约束混凝土峰值压应变增大,相应的横向应变也随之增大,箍筋拉应变也增大。基于试验结果,考察了峰值压应力下箍筋拉应变与体积配箍率、混凝土强度、箍筋屈服强度和箍筋间距之间的关系,建立了峰值压应力下约束箍筋拉应变计算公式。拟合得到了约束混凝土峰值压应力f_cc、峰值压应变ε_cc、下降段曲线的特征参数(峰值压应力后85%峰值应力下的轴向压应变ε_c85、50%峰值压应力的轴向压应变ε_c50)的计算公式。给出了考虑体积配箍率、混凝土轴心抗压强度、箍筋间距和箍筋屈服强度影响的箍筋约束高强混凝土的轴心受压应力-应变关系模型。     

竖向预应力对箱梁腹板力学行为影响研究

为了探究配置竖向预应力筋的箱梁腹板开裂荷载的影响及开裂前后力学行为的变化,文章选择较小剪跨比λ=1.15的双悬臂计算模型,模型顶部充分施加纵向预应力,悬臂端分级施加集中荷载,直至腹板出现腹剪裂缝并展开,采用ANSYS建立实体模型,以不张拉竖向预应力、张拉120k N竖向预应力为例,进行结构仿真计算,分析竖向预应力张拉与否对腹板开裂及裂缝开展形态,开裂荷载、开裂前后结构应力、刚度的影响,并对腹板开裂前后竖向预应力筋应力重分配进行了数值分析,得出配置竖向预应力可以显著提高腹板抗裂性,影响裂缝发生及开展形态、提高腹板开裂后结构刚度。文章研究结论对箱梁腹板竖向预应力理论研究及设计具有指导意义。     

混凝土箱梁腹板竖向预应力分析

对混凝土箱梁腹板竖向预应力进行研究。以不出现主拉应力和最佳应力比为界限,确定合理竖向预应力值的范围,并给出竖向预应力设计步骤。分析了腹板开裂与否竖向预应力与纵向下弯预应力2种布束方式的优劣。竖向预应力筋合理布置间距建议值为30~50 cm。     

温度-移动荷载耦合作用下沥青路面结构力学响应研究

建立沥青路面结构有限元模型,计算沥青路面结构在一天内温度连续变化条件下温度场分布,在此基础上进行温度与移动荷载耦合,分析沥青路面结构在温度-移动荷载耦合作用下的力学响应。结果表明,沥青面层温度场在一天内的变化呈现先减小、后迅速增大、再减小并趋于缓和的趋势,基层以下路面结构层温度几乎不发生变化;在温度-移动荷载耦合作用下,路表最大竖向位移比不考虑温度作用时最大竖向位移增大8.60%,沥青层层底拉应变比不考虑温度作用时层底拉应变增大176.26%;车辆速度和轴重影响沥青路面的力学响应,随着荷载移动速度的增大,路表竖向位移减小、竖向压应力增大,随着轮胎接地压强的增加,路表横向压应力、竖向压应力和纵向压应力都增大。     

沥青路面压应力分布规律的研究

研究分析车辆荷载作用下沥青面层内竖向压应力分布规律,将面层压应力分布规律拆分为压应力分布形状函数与层底压应力二部分,从均匀模量面层出发,总结了双层结构、三层结构条件下的面层压应力分布形状函数与层底压应力折减系数的规律,给出了它们的回归式,对于不均匀模量面层,提出了以弯曲刚度等效原则的换算式,进而讨论了采用上述方法求解的面层压缩量方法和计算精度,在一般情况下,双层结构的面层压缩量计算误差不超过7%,三层结构的误差不超过5%,可以满足工程需要。     

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.     

基于参数敏感性分析的预应力筋张拉双控技术

以某大跨径预应力混凝土箱梁桥为工程背景,将参数敏感性分析方法应用于顶应力筋张拉双控技术中,通过分析预应力筋张拉伸长值误差对其控制应力偏差的敏感程度,并运用幂函数对其曲线关系进行拟合,以曲率最大法确定临界点,提出更加科学合理的预应力筋张拉双控技术控制准则.     

考虑粒料基层回弹模量非线性的柔性路面结构分析

采用有限元数值仿真计算增量法,对典型粒料基层沥青路面结构建立模型,选取经典粒料应力依赖本构关系,研究基层粒料非线性性质对道路结构力学的影响。结果表明,考虑了非线性带来的差异明显。加载后基层模量产生了重新分布,靠近荷载作用的区域的基层顶部模量增大约30%,基层底部模量减小约25%。沥青面层底部弯拉应力考虑非线性后,各种响应在载荷中心线下变化最明显,沥青面层底部轴向弯拉应力增加了约50%;基层顶面的竖向压应力减小较大,分别减少了约25%;基层底部轴向弯拉应力增加约5%;土基顶部竖向压应变减少约10%。     

移动荷载作用下沥青路面三维有限元分析

针对交通移动荷载引起的沥青路面结构破坏问题,采用竖向静载及移动荷载,利用三维有限元数值法对移动荷载作用下路面各结构层竖向位移和竖向应力分布规律与静力学响应进行了对比分析。结果表明,在移动荷载条件下,半刚性路面结构的竖向位移及竖向压应力较静载相比呈现不同程度的下降。     

混凝土箱梁竖向预应力孔道对截面削弱的影响初步研究

预应力混凝土连续（刚构）箱梁桥设置竖向预应力筋是为了减少和控制腹板主拉应力、防止开裂,然而在设置了竖向预应力后,箱梁腹板开裂现象仍然普遍存在。竖向预应力难以达到设计要求是导致腹板开裂主要原因之一,该文主要在不考虑应力集中的前提下,研究竖向预应力孔道灌浆问题对竖向预应力效果的影响。对常张高速沅水大桥进行变截面箱梁腹板应力分析,得到竖向预应力孔道削弱对腹板应力水平的影响,并采用等效主拉应力增量法对腹板竖向预应力进行折减分析。该文研究表明：箱梁腹板竖向预应力孔道灌浆不理想,将会引起截面抗剪刚度、抗弯刚度及抗压刚度的削弱,从而导致主拉应力σzl增大及竖向预应力作用的折减,势必将对结构安全造成不利影响。     

弧形底宽箱梁横向预应力空间作用效应分析

以上海市中环线工程为背景,讨论宽跨比较大的弧形底单箱多室箱梁在横向预应力作用下的受力特性。建立空间有限元模型分析横向预应力的空间效应,讨论了横梁和项板中横向预应力对结构的影响,得出箱梁横向应力沿结构纵向和横向的分布规律。并对预应力筋张拉顺序提出建议。