大跨径预应力混凝土盖梁主动托换参数分析与结构优化设计

为了探讨结构参数对大跨径预应力混凝土盖梁托换后的影响和盖梁截面的优化设计,对截面优化方法的比较和不同计算参数下截面的受力特性进行研究。以广河高速公路春岗互通主线桥右幅82~#墩为依托,采用MIDAS Civil建立有限元模型,分析墩梁连接方式、盖梁跨高比、墩刚度比和预应力钢束数量对盖梁挠度和内力的影响规律,结合ANSYS和MATLAB对盖梁进行截面优化。结果表明:在设计截面不变时,盖梁与墩的连接方式对挠度值的影响较小;在相同的连接方式下,盖梁跨高比对跨中截面的挠度和弯矩影响较大,墩刚度比对跨中截面的挠度和弯矩影响较小,预应力钢束数量对其跨中截面处的挠度和弯矩影响较大;两端固结的连接方式引起的挠度值和弯矩值略优于其它连接方式。ANSYS有限元软件和遗传算法优化的最终结果相接近,两者优化后的截面宽度相对误差为5%,高度相对误差为3%。     

二次受力条件下粘贴加固受弯构件正截面承载力计算方法及影响

根据粘贴加固的桥梁受弯构件中各种材料的应力-应变关系和平截面假定,归纳总结了考虑二次受力影响的粘贴加固受弯构件的正截面承载力计算方法。对二次受力对粘贴加固受弯构件正截面承载力的影响进行了分析,并给出了算例。     

现行规范中有关粘钢加固受弯构件的设计原理

对现行规范有关粘贴钢板加固钢筋混凝土受弯构件设计的部分计算原理进行了理论分析,并通过实桥加固设计数据,计算钢板拉应力在主要设计参数变化时的影响.结果表明:计算截面受压边缘混凝土的压应变取极限压应变时,不能反映构件加固前后两阶段受力的影响,钢板拉应变的计算没有意义,计算的承载能力不安全,混凝土的压应变应该取相应抗压强度设计值的应变;加固前计算截面的恒载内力应该取实际值而非组合设计值.     

预应力受弯截面的统一设计法

在ACI318-95的附录B中，加入了把钢筋混凝土和预应力混凝土受弯、受压构件进行统一设计的条款。根据它们在极限状态下的特性，该条款试图把二者的强度设计统一起来。新条款影响到挠曲构件的最大配筋率，强度折减系数φ和弯矩重分配。新的设计方法将通过设计实例加以说明。新的方法规定了一个过渡区间，在这段区间内，用于强度计算的强度折减系数与最外层受拉钢筋的应变呈线性变化。当所设计截面属于这个区间时，则需采用迭代法。另外，还给出了一些辅助方法以简化设计。     

预应力 FRP筋混凝土梁正截面受弯承载力计算方法研究

为研究预应力 FRP配筋混凝土梁正截面受弯承载力计算方法,以完全非金属试验桥-秭归松树坳大桥为依托工程,提出基于平截面假定的预应力 FRP筋梁正截面承载力的理论计算方法。利用该理论计算了完全非金属20 m预应力空心板梁的正截面受弯极限承载力,用有限元数值计算的结果验证了其准确性。FRP 筋材的应力-应变为完全线性,其承载能力的计算方式与普通混凝土构件有所不同。完全非金属梁进行超筋设计,以构件受压区混凝土压碎为破坏依据是合理的,此时的 FRP筋材应未达到设计强度,而且利用积分代替等效矩形应力图形简化的计算方式可得到更准确的结果。     

无粘结部分预应力混凝土梁的挠度、裂缝宽度计算

首先建立了使用荷载下无粘结部分预应力混凝土梁开裂截面中性轴高度三次方程，从而可以得到相应截面的开裂截面惯性矩及有粘结非预应力钢筋的应力，而后利用中国公路桥梁规范关于部分预应力混凝土受弯构件的挠度验算方法及普通钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度验算方法来计算无粘结部分预应力混凝土梁的挠度、裂缝宽度。通过与取自４个不同参考文献的５８个实测挠度、３个不同参考文献的９３个实测裂缝宽度值与计算挠度、计算裂缝宽度值的     

双悬臂连续盖梁跨长的拟定

桩柱式墩台是桥梁工程中常用的墩台形式之一。桩柱式墩台的盖梁在柱间的长度及悬臂长度拟定得合适与否直接影响整个盖梁的受力及配筋构造。文章分析了双柱式和多柱式盖梁的受力及分跨长度的计算方法。     

斜弯坡组合型板桥设计关键技术研究

斜弯坡组合在一起的桥梁是一种特殊复杂的桥型.笔者结合辽宁建兴大桥的设计,分析了斜弯坡组合桥梁的特殊性,提出了缓和曲线斜桥桥墩两端桩号的推算方法,综合考虑上坡竖曲线及超高渐变段横坡的变化计算斜桥墩台盖梁两端对应的防撞墙内边缘的桥面高程,以这两点的高程设计各墩台盖梁坡度并推算墩台中心到墩台两侧对应的防撞墙内边缘处的桥面坡度...     

桥梁加固薄弱受弯构件承载力极限状态计算

桥梁结构一般采用带载加固,其承载力应按两阶段受力构件计算。首先分析加筋和加混凝土两类受弯构件正截面承载力计算方法和计算公式。另外在试验研究的基础上建立考虑两阶段受力影响的桥梁加固钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算公式和实用条件,分析两阶段受力对箍筋、弯起钢筋、混凝土和后加补强斜钢板抗剪承载力的影响。最后给出桥梁加固薄弱受弯构件设计实用计算方法。     

预应力受弯截面的统一设计法

在ACI 318-95的附录B中,加入了把钢筋混凝土和预应力混凝土受弯、受压构件进行统一设计的条款.根据它们在极限状态下的特性,该条款试图把二者的强度设计统一起来.新条款影响到挠曲构件的最大配筋率,强度折减系数φ和弯矩重分配.新的设计方法将通过设计实例加以说明.新的方法规定了一个过渡区间,在这段区间内,用于强度计算的强度折减系数与最外层受拉钢筋的应变呈线性变化.当所设计截面属于这个区间时,则需采用迭代法.另外,还给出了一些辅助方法以简化设计.     

纤维编织网-ECC加固RC梁受弯性能试验

为研究纤维编织网-ECC联合加固RC梁的受弯性能,对1根普通RC梁和9根加固梁进行了四点弯曲加载,分析了ECC高度和纤维编织网层数对加固梁破坏形态、裂缝分布和承载力等受弯性能的影响。试验结果表明：加固梁受弯破坏时裂缝细而密,且呈现ECC中多、混凝土中少的分布特点;和普通RC梁相比,加固梁纯弯段混凝土裂缝数量增加33.3%~66.7%;增加纤维编织网层数或ECC高度对提高加固梁裂缝数量影响较小;加固梁承载性能随纤维编织网层数和ECC高度增加而提高,当ECC高度与加固梁截面高度之比为0.5且布置3层纤维编织网时,加固梁开裂荷载、屈服荷载、极限荷载和普通钢筋混凝土梁相比分别提高111.11%、37.86%、36.13%;ECC高度和纤维编织网层数对加固梁抗弯刚度影响较小,但影响作用不同;加固梁抗弯刚度随纤维编织网层数增加略有增加,随ECC高度增加略有减小;增加纤维编织网层数或ECC高度可降低加固梁钢筋应变。受弯加载过程中加固梁截面仍保持平面,满足平截面假设。基于正截面受弯承载力计算理论,并考虑纤维编织网利用率,建立了加固梁受弯承载力计算公式。由该公式得到的计算结果与试验结果吻合较好。最后,基于该公式分析了加固梁极限弯矩对ECC高度和纤维编织网层数的敏感性,发现加固梁极限弯矩对纤维编织网层数变化敏感性较低。     

钢-混凝土组合梁中混凝土翼板的收缩应力

忽略钢-混凝土组合梁界面滑移,认为混凝土收缩引起的横截面变形符合平截面假定,由此建立混凝土收缩内力平衡方程和收缩应力计算公式。提出考虑混凝土收缩影响的组合梁混凝土开裂弯矩计算公式,以及混凝土收缩引起的组合梁挠度计算公式。算例表明,在进行组合梁混凝土的抗裂分析时,混凝土的收缩应力不容忽视。混凝土收缩引起的组合梁挠曲变形随组合梁跨高比的增大而迅速增加,大跨度组合梁的收缩挠度可以得到跨度的1/1000以上。对于混凝土翼板恒定的变截面组合梁,混凝土的收缩应力基本不随截面变化。组合梁混凝土收缩应力随混凝土翼板配筋率的提高而增加,但总的变化幅度不大。     

钢-混凝土组合梁桥设计优化研究与工程建设应用

利用钢梁与混凝土的组合性能优势和技术,将市政快速路大跨径简支预制板组合梁方案优化设计为叠合板组合梁桥面体系,新方案实现桥梁结构高度降低17.3%,用钢量降低20.2%。优化方案有限元模型验算结果显示,在最不利工况荷载下,边梁抗弯最不利应力为162 MPa,混凝土最不利压应力为-14.2 MPa;中梁抗弯最不利应力为165 MPa,混凝土最不利压应力为-13.8 MPa;边梁挠度39.3 mm,挠跨比为1/1399,中梁挠度36.6 mm,挠跨比为1/1503,均满足设计规范要求。成桥静力载荷试验结果显示,在公路-I级荷载水平下,结构最大挠度值为17 mm,最大挠跨比为1/3235,最大压拉应力值为24.68 MPa,最大压应力值为50.16 MPa,远小于Q345钢材应力设计值,桥梁结构性能满足规范要求。     

无锡市盛新大桥钢-混凝土混合连续梁桥设计与施工

无锡市盛新大桥主桥为钢-混凝土混合连续梁桥,跨径布置为（63.5＋121＋63.5）m。该桥分两幅桥设计,单幅桥宽16 m,主梁中跨跨中54 m长区段为单箱室钢箱梁,其余为预应力混凝土单箱室箱形梁。有关该桥设计和施工特点可供类似工程参考。     

基于传递矩阵的平顶直墙地铁车站横向管棚受力变形计算方法研究

平顶直墙地铁车站PBA工法施工可以采用管棚先行支护。针对PBA法暗挖平顶直墙地铁车站密布横向管棚结构，通过总结管棚“荷载－梁模型”中弹性地基梁、简支梁、固支梁3种简化方法及其计算原理，以北京地铁19号线平安里站工程为背景，采用上述3种模型计算管棚受力变形，并与实测值进行比较分析，然后针对不同工程参数和地质参数进行受力变形影响分析。结果表明： 1）弹性地基梁模型计算弯矩和跨中挠度处于固支梁模型和简支梁模型计算结果之间，其中弹性地基梁模型和简支梁模型计算结果较符合实测数据；但简支梁模型和固支梁模型无法体现导洞侧壁处挠度，且无法体现地层参数的影响以及钢管壁厚对受力的影响。2）最大弯矩值出现在简支梁的跨中，建议在设计时以简支梁模型计算跨中弯矩进行包络，以保证施工安全。3）开挖跨度和覆土厚度（荷载）对弯矩和挠度影响较大，其中跨度影响最大。4）基床系数和钢管壁厚对管棚弯矩影响较小，但对减小挠度有一定作用。     

CFRP筋钢骨混凝土组合梁受弯性能

为研究CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)筋钢骨混凝土组合梁的抗弯性能,试验设计了3片CFRP筋钢骨混凝土组合梁,其中对比参数包括不同弹性模量的受拉主筋和不同CFRP筋配筋率,通过静载试验得到了钢骨混凝土组合梁在应变、挠度、裂缝开展以及抗弯承载能力等方面随着荷载增加...     

RC梁四点弯曲加载应力自漏磁信号检测试验

为了给桥梁结构的健康检测提供参考，将金属磁记忆检测技术引入到钢筋混凝土（RC）梁内部钢筋的应力检测当中，进行了钢筋混凝土T形截面梁四点弯曲加载应力自漏磁信号检测试验。利用基于金属磁记忆的三维扫描检测装置采集了试件在不同荷载下的自漏磁信号，并对不同提离高度和多条扫描路径下的磁信号进行分析，得到了钢筋混凝土T形截面梁在不同应力状态下的空间信号规律，提出了利用“法向漏磁场方均根值”来定量计算RC梁纯弯段处钢筋应力的方法。研究结果表明：在钢筋混凝土T形截面梁纯弯段内，钢筋内部应力与“法向漏磁场方均根值”呈线性关系，且函数的拟合优度R²达到0.988 4，拟合值与实测值之间误差微小；随着提离高度的增加，钢筋混凝土T形截面梁在不同荷载下的自漏磁信号曲线逐渐上移，自漏磁信号的分布规律没有显著变化，“法向漏磁场方均根值”与RC梁内部钢筋的应力在纯弯段内仍满足线性关系，试件在不同提离高度下的R²达到0.965；随着扫描路径的改变，钢筋混凝土T形截面梁在不同荷载下的自漏磁信号曲线呈现出相似的规律，且“法向漏磁场方均根值”与RC梁内部钢筋的应力在多条扫描路径上均满足线性变化的关系，在各条扫描路径下R²的平均值为0.959。所提方法可为RC梁内部钢筋应力的无损检测提供新的思路与参考。     

混合配筋混凝土梁裂缝宽度试验及计算方法探讨

为了研究FRP筋与普通钢筋（HRB筋）混合配筋混凝土梁在受弯过程中的裂缝开展机理及其计算方法，设计制作8根混合配筋混凝土梁和3根普通钢筋混凝土梁。通过改变FRP筋种类、FRP筋直径、钢筋强度、FRP筋和钢筋配筋面积比以及截面配筋率等参数，对比分析试验梁抗弯承载力、裂缝分布、平均裂缝间距和裂缝宽度的变化规律。给出FRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯承载力建议计算公式，并结合相关试验数据对其预测值和试验值进行分析，证明建议计算公式的精确性和合理性。根据传统的钢筋混凝土梁裂缝宽度计算理论，结合现有试验结果，对21根混合配筋混凝土梁的受弯开裂特性进行综合分析，提出正常使用阶段平均裂缝间距l_m和受拉纵筋应变不均匀系数ψ的计算公式，修正裂缝宽度短期扩大系数τ_s，并在此基础上提出短期最大裂缝宽度的建议计算公式。结果表明：混合配筋混凝土梁正截面仍符合平截面假定；随截面配筋率的增大，混合配筋混凝土梁的平均裂缝间距和最大裂缝宽度均逐渐减小；单层配筋混合配筋混凝土梁的最大裂缝宽度比双层配筋大；平均裂缝间距建议计算公式精度较好；短期最大裂缝宽度建议公式的计算值与实测值吻合较好。相关研究成果可为混合配筋混凝土梁的设计提供一定的参考。     

高强混凝土梁的开裂弯矩计算

根据正截面受弯承载力计算理论,运用混凝土力学分析方法,导出高强混凝土梁的开裂弯矩计算式。通过计算分析,对公式加以简化。经简化后的开裂弯矩计算公式形式比较简单,计算结果与试验结果基本吻合。     

铝合金/GFRP筋近表面嵌入式增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验

为研究铝合金/玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋近表面嵌入式加固混凝土梁的抗弯性能，以加固方式、加固筋类型和加固量为变量，设计了5根钢筋混凝土梁试件进行单调静载试验，重点分析了混凝土加固梁的破坏模式和破坏特征。研究结果表明：采用铝合金筋或GFRP筋嵌入式加固后混凝土梁的受弯承载力均显著提高；加固量相同时，GFRP筋加固梁、铝合金/GFRP筋混合加固梁和铝合金筋加固梁的极限荷载比未加固梁分别提高了105.8%、45.7%和17.5%，但混凝土梁采用GFRP筋加固后延性降低、脆性突出，而采用铝合金/GFRP筋混合加固或铝合金加固后混凝土梁的延性则与对比梁相当；GFRP筋嵌入式加固梁和铝合金筋嵌入式加固梁分别发生了混凝土保护层剥落破坏和加固筋屈服后混凝土压溃破坏，而铝合金/GFRP筋混合加固梁则先是GFRP筋与混凝土保护层发生剥离，之后随着作用跨中位移的持续增大，受压区混凝土发生压溃，破坏过程有两重防线。在试验研究基础上，采用截面分析法给出了嵌入式加固梁抗弯强度的理论计算模型与工程实用模型，计算结果表明：加固梁极限弯矩的试验值与理论预测值之比及与实用模型计算值之比的平均值分别为1.081和1.063，方差分别为0.003和0.005，吻合较好。