无粘结预应力混凝土超静定结构力筋应力增量计算的能量法

以结构系统势能驻值原理为基础，提出了无粘结预应力混凝土超静定结构预应力钢筋应力增量计算的能量法，给出了无粘结预应力混凝土连续梁在均布荷载作用下无粘结预应力筋应力增量的求解过程，与目前已有方法进行了比较，验证了按能量法求解的实用性。     

钢筋混凝土结构锈蚀开裂模型研究

为揭示钢筋混凝土结构锈蚀开裂的机理和裂缝相关参数的发展规律，对钢筋锈蚀作用下混凝土的开裂全过程进行研究，并建立混凝土锈蚀开裂模型。模型采用混凝土材料受拉指数型软化形式和黏结裂缝理论，将锈蚀开裂过程分为保护层未开裂、部分开裂和完全开裂三个阶段。推导每一阶段对应的应力状态、径向位移和裂缝状态等力学参数的表达式，获得计算混凝土保护层裂缝宽度的控制方程，并且给出求解该方程的数值计算方法。基于所建立的模型，研究裂缝从钢筋黏结表面扩展到混凝土保护层表面的全过程行为，讨论裂缝宽度、环向应力等参数的变化规律，预测混凝土保护层表面开裂时间与相应的临界锈蚀率。研究结果表明：钢筋表面和保护层表面的裂缝宽度的差值随锈蚀时间逐渐减小并最后趋于零；混凝土裂缝宽度和锈蚀率之间表现为正线性相关关系；混凝土保护层厚度与钢筋直径之比、混凝土抗拉强度和锈蚀膨胀系数等因素直接影响着保护层锈蚀开裂时间；最后，基于黏结裂缝理论建立的混凝土结构锈蚀开裂模型能够有效地预测试验值，可为钢筋混凝土结构锈蚀开裂机理研究提供依据。     

无粘结预应力混凝土超静定结构力筋应力增量计算的能量法

以结构系统势能驻值原理为基础,提出了无粘结预应力混凝土超静定结构预应力钢筋应力增量计算的能量法,给出了无粘结预应力混凝土连续梁在均布荷载作用下无粘结预应力筋应力增量的求解过程,与目前已有方法进行了比较,验证了按能量法求解的实用性.     

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道宽接缝开裂对纵连钢筋受力特性的影响

CRTSⅡ型板式无砟轨道结构作为一种纵连板式轨道结构,通常采用6根精轧螺纹钢筋实现轨道板的纵向连接;但因外部荷载作用易造成宽接缝新老混凝土连接处发生开裂,轨道板内部纵连钢筋应力重新分布,有可能会威胁到钢筋的正常工作。基于有限单元法,运用单元生死技术,建立不同宽接缝开裂状态(完全开裂或未开裂)下含预应力钢筋的桥上CRTSⅡ型板式轨道结构计算模型,研究不同外部荷载作用对纵连钢筋受力性能的影响。结果表明:宽接缝开裂会导致宽接缝位置处钢筋应力的突变;整体温降对钢筋应力的影响最大,降温幅值过大甚至会导致钢筋屈服破坏;正温度梯度对钢筋应力影响较大,会导致宽接缝开裂处钢筋应力的大幅降低;而负温度梯度和列车荷载作用下,宽接缝处钢筋应力变化均不明显。     

无粘结预应力筋应力计算的能量法

以结构系统势能驻值原理为基础,提出了无粘结预应力混凝土超静定结构预应力钢筋应力计算的能量法。给出了无粘结预应力混凝土梁连续在均布荷载作用下无粘结预应力筋应力增量的求解过程,并与目前已有方法进行了比较,验证了按能量法求解的实用性。     

铁路预应力混凝土梁设计

针对铁路预应力混凝土梁设计中预应力筋最大应力，部分预应力混凝土梁消压时应力增量计算，开裂截面应力计算及预应力筋反向摩阻计算等问题进行分析讨论，并提出具体建议。     

连续道床板温度应力计算方法研究

基于不完全裂缝的假设推导了连续道床板开裂后的钢筋应力、裂缝宽度、裂缝间距的计算方法。研究表明,当裂缝为不稳定裂缝形式时,混凝土收缩和降温作用下的裂缝最大宽度相同,与混凝土抗拉强度、钢筋直径成正比,配筋率越高,裂缝宽度越小,与降温幅度或收缩值无关。降温情况下的钢筋最大应力与混凝土抗拉强度成正比,混凝土收缩情况下的钢筋最大应力较等效降温情况下低Esεsh。在降温和混凝土收缩等效降温情况下的最大裂缝间距相同。该计算方法可作为我国客运专线连续式无碴轨道的设计参考。采用高强度等级混凝土的情况下应适当提高配筋率以保证必要的安全性。     

无砟轨道混凝土开裂特性模型试验研究

针对无砟轨道连续道床板,按截面等效单元思路,进行模型试验,测试各裂纹产生时的裂纹间距、轴向拉力、钢筋应力、裂纹宽度等情况。研究结果表明:道床板裂纹发展呈现为不稳定裂纹和稳定裂纹两个阶段;最小不稳定裂纹间距比理论计算值略小,且分布范围较大,造成各试件出现的裂纹数量不等;试件开裂时的拉力大多数小于其理论计算值,裂纹一旦产生,其附近钢筋应力突增;目前连续道床板配筋率偏低,强度储备不足,宜适当增加钢筋强度或配筋率。为保证结构安全,可取末次开裂轴力进行设计,或考虑混凝土强度的离散性,取一定保证率条件下的理论开裂轴力进行设计。     

连续配筋混凝土路面横向开裂的敏感性分析

结合湖南省耒宜高速公路连续配筋混凝土路面(CRCP)结构,通过选取影响CRCP横向开裂的13个主要因素(包括板厚,混凝土的弹性模量、温缩系数、干缩应变、抗压强度和徐变系数,钢筋的弹性模量、温缩系数、直径和间距,以及地基摩阻系数、钢筋粘结强度和温降)的5种取值水平,采用考虑钢筋与混凝土之间粘结滑移及面板与基层之间摩阻滑移的交界面非线性性质和徐变作用的一维非线性分析法,由迭代计算同时得到CRCP的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大钢筋应力,从而按相对比较的方法对各参数影响CRCP横向开裂的敏感性进行定量和定性分析。结果表明,控制CRCP横向开裂的主要措施有:选取适宜的钢筋等级、品种与混凝土标号,选取合理的钢筋间距和直径的配筋方式,并控制混凝土和钢筋的收缩性质。     

桥梁构件轮廓与应力研究

研究目的：桥梁设计是一宗复杂的工程问题。导致钢筋混凝土桥梁结构构件产生裂缝的原因很多。其中，不合理的构件轮廓与钢筋设计，是萌生裂缝的主要原因之一。为了论证这个观点，特进行此研究。 研究方法：以国内3个钢筋混凝土桥梁为工程背景：（1）某主跨为40m＋65m＋40m预应力混凝土连续梁桥，在施工阶段，主墩出现了裂缝。（2）某大跨度钢筋混凝土中承式公路拱桥，采用纵横梁体系，在施工阶段，横梁出现了裂缝。（3）华南地区某双幅斜拉桥主梁锚座轮廓的变更。应用Super SAP软件的8节点等参单元，分别建立局部模型，进行应力计算。 研究结论：不合理的构件轮廓与钢筋设计，将导致构件拉应力增大，而且最大值部位恰好是现场构件开裂部位。显然，从计算应力值的角度可以诠释混凝土构件出现裂缝的原因，这就表明了除荷载以外，结构构件轮廓与钢筋设计对其计算应力的影响也是至关重要的。     

圆梁山隧道溶洞地段抗水压衬砌结构试验分析

对圆梁山隧道溶洞地段4.5 MPa抗水压衬砌所承受的水压力及其结构应力进行现场试验,分析隧道衬砌使用型钢混凝土组合结构在高水压作用下的受力特征。衬砌壁后水压力大小是引起衬砌结构应力发展变化的显著因素,衬砌壁后水压力的分布及其变化与地表降雨补给量和泄水洞排水状况密切关联。当衬砌壁后水压力上升时,钢筋应力比混凝土应力的增长速率大,衬砌结构内缘应力比其外缘应力的增长速率大,且在衬砌壁后水压力增量较大时,结构钢筋和混凝土的应力增长速率相对较小。这表明随壁后水压力的增大,抗水压衬砌结构内型钢发挥的承载作用更明显。     

混凝土曲线梁弹塑性力学行为分析

针对曲线梁的几何特征,根据Timoshenko曲梁理论,提出每结点有6个自由度的三维曲梁单元.对于截面的内力计算,采用钢筋混凝土分块组合模型,在混凝土开裂前按线弹性理论计算,而对于混凝土开裂后,则引入钢筋混凝土软化桁架理论,提出混凝土开裂后截面内力重分布的计算方法.该方法充分考虑开裂后混凝土拉应力的贡献及箍筋的作用,从而建立预应力混凝土曲线梁非线性有限元分析模型,并编制计算程序.用该程序对一座两跨预应力混凝土曲线连续试验梁进行计算,并与试验结果进行比较,理论值与试验值符合良好,从而验证该模型是可靠的.     

施工过程中温度变化对CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板的影响分析

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道施工期间连续底座板张拉过程中底座板存在变化的温度,基于有限元方法及钢筋混凝土粘结滑移理论,建立底座板混凝土-钢筋-桥梁纵向相互作用计算模型,计算分析当施工温度为5℃时,底座板钢筋和混凝土应力随温度变化和张拉过程中的变化规律。结果表明:底座板混凝土和钢筋拉力与混凝土段的长度有着直接联系,随着混凝土段长度增加,底座板混凝土和钢筋所受拉力相应变大;张拉过程中,底座板混凝土可能会在第二次张拉时开裂,而张拉连接器钢筋和齿槽后浇带钢筋未达到屈服。     

混凝土柱纵向配筋极限

由美国混凝土协会颁发的现行建筑规范有这样的条文：限制钢筋混凝土柱的纵向配筋量，这与筋量的下限及上限均不是从理论上推导的结果，理论上限可以根据柱内钢筋密排布置的限制来计算确定；也可根据混凝土的抗理解极限来确定，理论下限可以通过混凝土有效受拉区的钢筋换算面积来推导，以控制混凝土的开裂，也可以根据使用荷载作用下混凝土的收缩和徐变与钢筋控制应力的关系来推导。     

铁路桥梁混凝土结构截面偏心分析

本文通过计算分析了荷载偏心距，荷载大小，混凝土强度对偏心受压混凝土结构开裂的影响。建议将《桥规》中控制受压混凝土结构裂缝开展的有关规定，从单纯控制荷载偏心距离，改变为综合考虑荷载偏心距，拉应力值及混凝土强度等多种因素。     

大体积混凝土施工期温度裂缝计算分析

混凝土水化热引起的温度裂缝是影响工程结构安全的重要因素。文中使用规范公式计算和有限元分析两种方法,对大体积混凝土施工期裂缝产生原因进行研究。结果表明水泥水化放热时间集中,混凝土在浇筑以后两到三天达到最高温度。水池池壁长边中间区域水化热温度应力较大,当温度拉应力大于混凝土抗拉应力标准值时混凝土就会开裂,这与实际结构裂缝开展情况基本一致。     

考虑相对肋面积影响的钢筋锚固长度计算分析

从美国混凝土协会ACI 408.3-01、ACI408R-03和zuo J.等建议的考虑钢筋相对肋面积的设计锚固搭接长度计算公式,推导出相应的钢筋应力计算值并与试验值进行比较.分析结果表明,应用ACI408R-03推荐公式得出的钢筋应力计算值与试验值较为接近,同时建议对于普通钢筋取≤4.0,对于高强钢筋取(cω+Ktr,)/db ≤5.0.     

大砂坪特大桥超宽薄壁空心桥墩温度效应分析

兰渝铁路兰州枢纽大砂坪特大桥为四线桥梁,桥墩采用圆端形空心墩,属超宽薄壁结构。本文以此桥为研究对象,首先简要介绍了超宽空心墩计算温度应力时所需的温度分布场相关参数,然后通过有限元软件ANSYS建立数值模型进行了温度效应理论分析,结果显示由温差引起的空心墩环向和竖向应力值较大,需要合理设置墩身钢筋来解决混凝土开裂问题,最后根据计算结果对墩身进行了配筋设计。     

无黏结预应力高性能粉煤灰混凝土桥梁疲劳损伤计算方法的研究

结合洛湛线工程项目,以不同掺量的高性能粉煤灰混凝土无黏结预应力桥梁的疲劳试验为基础和基于结构变形的方法计算无黏结预应力筋增量,提出一种考虑钢筋和混凝土两种材料耦合作用的非线性疲劳损伤过程分析方法.该方法可以考虑由于组成材料损伤机制不同而造成的疲劳损伤过程中的应力重分布现象,通过分段线性的方法进行混凝土构件的非线性损伤过程分析.理论分析与试验结果比较表明,该方法能够较好地描述无黏结预应力混凝土梁疲劳损伤的全过程,并能给出更符合实际情况的疲劳寿命.     

桥上CRTSⅠ型双块式无砟轨道早期开裂行为研究

以桥上CRTSⅠ型双块式无砟轨道为研究对象,基于混凝土早期性能发展基本理论,利用Ansys建立三维温度场与应力场分析模型,考虑养护方法、拆模龄期、拆模温度与钢筋直径等参数影响,对双块式无砟轨道早期开裂行为进行数值模拟。结果表明：无砟道床不同位置处混凝土主拉应力整体呈循环上升趋势;拆模前后混凝土应力时程曲线波动程度差异较大,拆模后4 h内道床混凝土主拉应力时程曲线出现明显增长。合理选用养护方式可有效降低道床板早期开裂风险;伴随着拆模龄期的延长与拆模温度的升高,拆模后无砟道床4 h内温度改变量与道床混凝土开裂风险均呈降低趋势;相同配筋率下,减小钢筋直径可降低桥上CRTSⅠ型双块式无砟轨道早期开裂风险。