低回缩预应力钢绞线锚具应用于腹板竖向预应力的应力场的计算与实测

针对低回缩预应力钢绞线体系应用于箱梁腹板的应力场计算设计了矩形薄板试验,对预应力即时损失以及矩形薄板各截面竖向预压应力场进行了测试.根据箱梁腹板在竖向预应力作用下的受力特点,利用竖向局部荷载作用下弹性力学平面应力问题的解析解,用多项式拟舍得出应力扩散角、应力均匀度和名义应力度之间的计算公式.预应力损失测试结果表明,这种低回缩预应力钢绞线锚具的预应力即时损失值低于5%,从而证明了该体系应用于短索能有效地提高预应力效率,若应用于箱梁腹板能提高箱梁的抗剪可靠性.弹性理论计算结果与矩形薄板试验测得的竖向预应力作用下的应力场吻合较好,当扩散角a小于26.5.时,能保证各截面处于较高的应力水平和应力均匀度,表明了低回预应力钢绞线锚具应用于腹板竖向预应力时具有优越性.     

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.     

预应力混凝土箱梁竖向预应力钢筋有效预应力检测研究

在大跨度预应力混凝土桥梁中,竖向预应力不足或预应力损失过大将导致箱梁腹板产生斜裂缝,如何检测箱梁竖向预应力钢筋的损失,寻找箱梁施工时竖向预应力筋张拉力简单实用的检测方法成为大家关注的热点。为了能够有效的检测箱梁施工过程中的竖向预应力是否达到设计值,本文基于结构动力学理论,通过有限元模型的大量模拟计算,建立起竖向预应力筋外露段长度、锚固段刚度增大系数与外露段动力特性之间的参数关系;通过模型试验建立了箱梁竖向预应力筋有效预应力和锚固段刚度增大系数的关系,并在现场某座连续刚构桥上进行了部分节段的检测。本文方法为高效、简便的检测竖向预应力钢筋的有效预应力提供了保障。     

PC箱梁竖向预应力张拉锚固阶段应力损失研究

为了分析PC箱梁张拉锚固阶段的竖向预应力损失,以2座实桥为例,进行了箱梁竖向预应力损失测试,对这2座桥梁竖向预应力损失进行有限元和解析法的求解,在此基础上与实测数据进行了对比;结合实例桥竖向预应力损失试验的现场经验,分析了造成张拉锚固阶段竖向预应力损失的多种因素及其影响程度。结果表明,锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失是张拉锚固阶段主要应力损失;预应力损失与施工质量有着密切关系,且在施工质量得到保证的条件下,实施二次张拉对控制锚固损失是非常有效的。     

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。     

预应力箱梁桥腹板主应力计算探讨

为了更好的分析预应力混凝土箱梁桥腹板斜裂缝出现的原因,从现行规范中腹板竖向应力计算模式出发,通过理论分析和有限元数值模拟的方法,对多种因素作用下的腹板竖向应力状况进行了分析。研究结果表明:现行规范中腹板竖向应力计算模式与实际情况有较大差异,腹板竖向应力不仅与竖向预应力有关,还和纵向预应力的锚固、顶板横向预应力张拉、环境温度变化等因素有关。提出了腹板竖向更合理的应力计算模式。     

连续箱梁桥竖向预应力改善腹板抗裂性的应用分析

大跨径预应力箱梁因其受力优势在福建山区高速公路得到广泛运用。大跨径预应力混凝土连续箱梁桥腹板裂缝的存在对桥梁结构的安全性、适用性和耐久性造成严重影响。竖向预应力的应用是提高大跨径预应力混凝土连续箱梁桥腹板抗裂性的有效手段。基于2次控制张拉竖向预应力在福建省某高速连续箱梁桥的应用实例,对竖向预应力钢筋张拉对腹板抗裂性的影响进行分析。     

混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力检测方法

为解决目前普遍存在的大跨度预应力混凝土箱梁桥腹板竖向应力失效的问题,建立了竖向预应力筋外露段的动力学模型,发现了竖向预应力筋外露段锚固区刚度变化与张拉力的关系,计算了相应刚度变化与外露段固有频率关系的近似解和精确解。在此基础上进行了室内模型试验和现场试验,并在4座大桥得到应用。结果表明:所提出的检测方法原理简单,实际应用效果良好,广泛的应用将彻底改变中国大跨度混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力无定量测试的状况,对防止大跨度混凝土箱梁桥腹板开裂有重要意义。     

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。     

自锁式预应力锚固体系的研究

在后张预应力体系中,有时预应力锚具固定端需预埋在混凝土中的,预应力钢绞线也要同时预埋,这种施工方法存在现场施工过程繁琐、施工周期长、施工质量难以保证、钢绞线防腐蚀困难,以及构件无法预制等问题。就此介绍一种新型自锁式预应力锚固体系,该体系施工工艺简单,质量容易保证,且能适用于预制构件,特别适用在桥墩立柱、风电塔架等混凝土筒体的竖向预制拼装。主要从该体系的研究背景、结构设计、实施方案、试验研究等方面进行阐述。试验表明该体系锚固性能可靠、施工工艺简单、成本较低,能很好满足竖向预制构件的需要。     

箱梁腹板竖向预应力设置新方法研究

从箱梁腹板斜裂缝对竖向预应力的敏感性分析出发,阐明竖向预应力有效削减腹板主拉应力的力学机理,探讨现阶段国内外竖向预应力设置方法及其优缺点,提出用碳纤维力筋CFRP取代传统的精轧螺纹钢建立有效预应力的新方法,尝试设计其专用锚具及施工工艺。     

新型大直径GFRP筋锚具设计及试验研究

针对单根大直径GFRP筋因体表比过大难以锚固的问题，对已有黏结楔式锚固体系作出改进，将直接浇筑于锚筒和筋材之间的黏结介质替代为环氧树脂并在装配前进行预制；在环氧树脂楔块与锚环之间设计锥角差以消除加载端的剪切效应。通过理论分析新型锚具的受力机理，推导出锚具内力的分布规律以及锚具承载能力估算公式，从而为设计尺寸提供依据；利用有限元软件ABAQUS对9组不同内坡角和锥角差的新型锚具进行受力模拟，得到一组最优设计参数使锚固系统承载力达到最大，据此制作实体锚具对Φ32 mm的GFRP筋材进行静力拉伸试验。结果表明：新型锚具的设计参数相互影响，锥角差显著影响内部结构受力，锥角差越大锚具承载力越大，但过大锥角差可能会产生过大径向压力从而对楔形体造成破坏。内坡角越大锚具承载力越大，但过大的内坡角会导致筋材所受夹持力过小从而发生整体滑脱破坏；以锚筒长度235 mm为例，其最优的内坡角可取10%，锥角差取0.5°；预制楔形块的轴向刚度和强度对新型锚固体系的影响巨大，楔形块加入轴向FRP筋可防止黏结介质拉裂，从而有效提高内部结构的整体工作性能；新型锚具能够将复杂应力状态后移至有效锚固区后部分，避免了加载端的剪切效应，在有效锚固段受力始终均匀变化，可充分发挥GFRP大直径筋材抗拉能力；以Φ32 mm的GFRP筋材为例，极限承载力可达629.4 kN，远超GFRP筋材标准承载力，最高锚固效率达到139.9%，破坏方式主要以炸丝为主，静力锚固性能可靠。     

软岩隧道中基于快速预应力锚固支护的变形控制技术

以木寨岭公路隧道为依托,基于单一锚固形式的拉拔试验与交通隧道工程对锚固系统的要求,提出了适用于软岩大变形隧道且可实现及时支护理念的快速预应力锚固系统,并以其为核心载体,开展了支护技术应用试验研究.拉拔试验结果表明:受限于锚固成效、锚固力及锚固时间等因素,软岩隧道中涨壳式锚固和水泥药卷锚固均无法实现及时主动支护的功能;以...     

T型抗震柱的悬挑方案设计与安全验算

依据案例的现场情况,设计并验算了不完全规范搭设的悬挑脚手架安全性能。采用数值分析的方法建立结构简化和细化两种模型,用Midas Civil先计算出悬挑结构简化模型连接点的受力情况;再使用平面单元建立的焊缝、螺栓等细化模型,验算悬挑细部结构的承载安全能力;最后用XTRACT分析结构梁柱截面,验算已建成结构承载能力。考虑风荷载作用下,拟定方案符合力学承载要求,各杆系与型钢承载能力仅发挥约30%,除螺栓、耳板和焊缝达到70%左右利用率,其他局部材料特性未能充分利用;悬挑架体对结构整体承载能力影响较小,建议施工时着重考虑压环和螺栓接口的局部破坏,适当增加锚固材料强度和锚固深度;悬挑架体设计时,若增大架体杆件连接材料强度,可适当增大钢管布置间距,提高钢管周转率,降低施工成本。     

CFRP筋新型机械夹持-黏结型复合式锚具短期静力性能试验

为充分发挥CFRP筋高强轻质的特性,设计了一种新型机械夹持-黏结型复合式锚具,通过改变锚具的黏结长度、黏结介质倾角和黏结介质掺合料,以及是否设置夹片等参数,对6组锚具进行试验研究,测试CFRP筋新型锚具的极限荷载、荷载-滑移曲线、筋材应力和锚具钢套筒应力分布,分析不同参数对新型锚具锚固性能的影响规律,并与未设置夹片的对照组锚具进行比较,最后对3根CFRP筋材的复合式锚具锚固效果进行了试验验证。试验结果表明：新型锚具最终失效形式均表现为筋材破断破坏,且锚具锚固效率系数均满足规范规定的大于0.9的要求;筋材滑移量随着锚具黏结部分长度的增大而减小,合适的锚固长度宜为30~40倍筋材直径;锚具黏结部分倾角的减小会造成顶推力的减小,并造成锚具加载端与自由端滑移量差值增大;黏结介质中适度的掺砂量能够提升锚具的锚固性能,但当掺砂量超过一定程度时,将影响黏结介质本身的胶结性能,建议掺砂量不超过10%;无夹片组失效模式为筋材与胶体黏结滑移失效,锚固效率低,而新型复合式锚具由于顶推力的存在不仅能够减小锚具的整体滑移量,而且能够有效避免锚具在加载端的应力集中现象,极大改善锚具受力性能,提高锚具的锚固效率;该新型复合式锚具对多根CFRP筋材同样具有良好的锚固效果。     

东莞市梨川大桥工程中堂矮塔斜拉桥设计

东莞市梨川大桥工程中堂水道主桥为矮塔斜拉桥,跨越东江中堂水道。从桥梁总体设计和结构设计两方面阐述主桥的设计思路和主要技术特点;通过总体杆系计算和三维实体仿真分析,掌握桥梁的整体受力特性及宽幅式断面剪力滞、轴力滞特征,明晰索力的传递规律与腹板受力不均匀性,寻求此类矮塔斜拉桥的合理受力状态。     

客运专线双块式轨枕堆放受力简化计算法

为研究堆放状态下双块式轨枕桁架钢筋受力,先将堆放状态下的双块式轨枕简化为简支梁,再以桁架腹筋的抗弯刚度作为地基弹簧刚度,基于点支撑弹性地基梁理论计算桁架纵筋的受力,提出了堆放状态下双块式轨枕桁架钢筋受力简便计算法;将文中简化算法与有限元计算结果进行了对比,两者吻合较好,其桁架腹筋的受力对双块式轨枕堆放的层数起控制作用,按算例以6层为宜。     

哑铃形钢管拱缀板加固方案研究

分析了液态混凝土压强对钢管结构的作用,指出了哑铃形钢管拱先圆管后腹腔灌注顺序的合理性,提出了缀板采用对拉杆加固的方案,并分析了对拉杆间距、直径、材质等对缀板位移和应力的影响。     

预应力混凝土箱梁腹板主应力分析

预应力混凝土箱型截面桥梁结构是我国桥梁工程中最常用桥型结构形式之一。已建成的此类桥梁中有不少出现了腹板开裂现象,裂缝成因与主拉应力计算影响的因素有关。结合公路桥梁结构设计系统GQJS按照JTG D62-2004新桥规的改版工作,讨论变高度梁弯矩轴力修正、钢筋换算截面修正以及竖向预应力等因素对箱梁腹板主应力计算的影响,并结合实例进行分析,对比新、旧规范在斜截面抗裂性能验算方面的不同要求。     

钢管混凝土哑铃形拱肋灌注混凝土时的截面应力分析

针对钢管混凝土哑铃形拱肋灌注混凝土时容易发生爆管事故的问题,建立了有限元模型,对灌注管内混凝土时钢管拱肋的截面应力进行了分析。分析时考虑了各种灌注顺序和工况。分析结果表明:哑铃形截面在灌注腹腔混凝土时,钢管与腹板交接处将产生很大的应力,是产生爆管事故的主要原因。哑铃形截面灌注混凝土时的受力情况与灌注顺序有关,灌注的顺序以先腹腔后两管的顺序最为不利,先两管后腹腔的受力较为有利。为防止爆管事故,建议采用拉杆或型钢加劲腹板,并采用分腔灌注。