再生混凝土梁开裂弯矩与抗弯刚度计算方法

为研究再生混凝土梁的抗弯性能，验证公路桥梁规范中开裂弯矩与抗弯刚度的计算方法对再生混凝土梁的适用性，设计1根普通混凝土梁和2根再生骨料取代率分别为50%、100%的再生混凝土梁进行抗弯性能试验，并将试验值与规范计算值进行对比。结果表明：与普通混凝土梁相比，再生混凝土梁的开裂弯矩、屈服弯矩及极限弯矩均偏小，分别约为普通混凝土梁的66.0%、85.4%及88.3%，其中再生混凝土梁的开裂弯矩降低幅度最大；再生混凝土梁的跨中挠度随着再生骨料取代率的增加而增大，且大于普通混凝土梁的跨中挠度；按照公路桥梁规范的计算方法，再生混凝土梁的开裂弯矩计算值较试验值大25%左右，而跨中挠度计算值较试验值小10%左右，即公路桥梁规范的抗弯刚度计算值大于试验值；公路桥梁规范关于开裂弯矩和抗弯刚度的计算方法不直接适用于再生混凝土梁。利用国内外既有典型试验数据，分别对公路桥梁规范中开裂弯矩和抗弯刚度的计算方法进行修正，并对修正后的方法进行验证。修正后方法的计算值与试验值吻合较好，预测精度较高，可分别用于计算再生混凝土梁的开裂弯矩和抗弯刚度。     

桁架组合梁负弯矩区剪力滞效应分析

为了研究剪力滞效应对空间管桁架组合连续梁负弯矩区翼板应力的影响,对桁架组合梁模型进行反位试验,并将试验结果与ABAQUS有限元进行对比分析。结果表明,空间管桁架组合连续梁的墩支座负弯矩区翼缘板顶面存在着明显的剪力滞效应,且有限元分析值与试验值吻合较好。     

预应力钢-混箱形组合连续梁负弯矩区开裂分析

为研究预应力钢-混箱形组合连续梁墩顶部位(负弯矩区)的受弯性能及预应力设置方法,以广吉高速某组合连续梁桥为背景,以1∶4的缩尺比制作该桥负弯矩区模型梁进行纯弯试验,结合有限元计算结果,分析组合梁负弯矩区的破坏形态、裂缝开展及开裂弯矩等力学性能;模拟改变预应力位置及预应力张拉水平,研究预应力设置对组合梁开裂性能的影响。结果表明:模型梁最终发生塑性弯曲破坏,破坏时裂缝均匀分布且间距与箍筋间距相近,模型梁开裂弯矩为156.0kN·m;在不同预应力张拉水平下,混凝土板对称轴单侧预应力筋合力点至对称轴的距离s与1/2板宽B的比值为0.15～0.50时,开裂荷载较大;预应力张拉水平越高,开裂荷载对预应力筋位置的变化越敏感;原型梁开裂弯矩为15 840kN·m,当s=0.4B时,开裂弯矩可提高约11%。     

带加劲肋钢-混凝土组合蜂窝梁承载能力试验

为了给带加劲肋钢-混凝土组合蜂窝梁这一新型桥梁结构形式的设计和施工提供参考,对其进行了承载能力的模型试验研究,分析了该结构的变形特征、破坏模式、承载能力和极限状态.根据弯矩-剪力相关方程推导了组合蜂窝梁的承载能力计算公式,并将分析结果与试验结果进行了对比;最后建立组合蜂窝梁的有限元计算模型,对主要参数进行了数值分析.结果表明:承载能力计算值与试验值吻合良好;开孔截面加劲前,组合蜂窝梁由于孔洞边缘局部屈曲而丧失承载能力;开孔截面加劲后,其破坏形态为弯曲破坏.     

体外预应力加固钢筋混凝土简支梁的设计参数研究

为研究4种参数对体外预应力加固钢筋混凝土简支梁的承载性能影响,先用ANSYS软件建立有限元模型,对既有试验研究进行数值模拟,将试件承载力、破坏形态、荷载-位移曲线的有限元结果与试验结果进行了对比分析,结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好.然后利用有限元方法进行扩大参数分析,共计算了59个模型,从而研究了钢束截面面...     

钢-UHPC连续组合梁抗弯性能试验

为研究钢-超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）连续组合梁的抗弯承载能力,完成了2根大比例缩尺模型的静载试验,包括1根钢-UHPC连续组合梁和1根预应力钢-普通混凝土（Normal Strength Concrete,NC）连续组合梁,对其挠度、应力分布、裂缝发生发展模式及承载能力进行分析,并研究了钢-UHPC连续组合梁的弯矩重分布性能。同时,采用ABAQUS软件中的塑性损伤模型（CDP）进行数值模拟。结果表明：钢-UHPC连续组合梁UHPC板的名义开裂强度为普通组合梁预应力NC板的2.2倍,钢-UHPC连续组合梁的极限承载力约为普通组合梁的1.2倍;UHPC板开裂后裂缝密集、间距小,且以长度较小的微裂纹为主;UHPC板/NC板与钢梁均采用群钉连接,二者相对滑移较小,可有效形成整体共同工作;采用塑性理论计算钢-UHPC连续组合梁的抗弯承载能力,应考虑UHPC的抗拉强度,与现有组合结构规范公式相比,根据所提出方法计算得到的负弯矩区截面抗弯承载力与试验值吻合较好;考虑UHPC抗拉强度后,钢-UHPC连续组合梁负弯矩区塑性铰转动能力降低,弯矩调幅需求及有效弯矩重分布能力均明显下降。     

不锈钢筋混凝土梁试验研究

文章通过不锈钢筋混凝土梁与普通钢筋混凝土梁抗弯、抗剪承载力对比试验,比较了两者的破坏过程和各阶段截面变形规律。不锈钢筋混凝土梁在弹性阶段、开裂阶段、破坏阶段的变形与普通钢筋混凝土梁相似;在弹性阶段和开裂初始阶段,跨中截面应变沿高度近似呈直线分布,与平截面假定基本吻合;但接近破坏荷载时,跨中截面应变沿高度分布平截面假定有一定差别;不锈钢筋混凝土梁、普通钢筋混凝土梁开裂弯矩、极限弯矩的实测值与理论值之比没有明显差别,但不锈钢筋混凝土梁实测极限剪力明显高于普通钢筋混凝土梁。鉴于当前不锈钢筋混凝土梁试验资料较少,现行规范计算结果又偏于保守,可暂按《混凝土结构设计规范(GB50010-2010)》进行计算分析,指导不锈钢筋混凝土结构的设计及施工。     

弯、扭共同作用下预应力混凝土开孔梁的抗扭强度

本文基于斜弯模型,建立了横向开有园孔的预应力混凝土梁在弯矩和扭矩共同作用下抗扭强度计算公式。13根配有腹筋的轴心和偏心预应力钢筋混凝土梁的试验结果表明,计算值与试验值吻合良好。弯矩和扭矩相互作用图表明:当比值T/M较小时,则发生破坏形式1如本文中图1所示,并且随着弯矩的增加,抗扭强度降低;当比值较大时,弯矩对梁抗扭强度没有影响。此外,混凝土开裂大大地降低了梁的抗扭刚度。试验结果表明偏心预应力比轴心预应力更经济。     

公铁两用斜拉桥斜桁平行四边形闭口截面弦杆受力机理研究

在轴向压力和弯矩作用下,平行四边形闭口截面薄壁杆件的受力机理不明确,为确保该种结构的安全可靠性,指导结构设计,以某公铁两用大桥斜主桁的弦杆为原型,建立0°、5°、10°、14.036°、20°、25°6种腹板倾角的杆件有限元模型,计算轴向压力、弯矩作用下杆件横截面的正应力;制作1∶2.4缩尺模型,进行静力试验,测试杆件横截面的正应力,并将实测值与计算值进行对比。结果表明:轴向压力作用下,杆件横截面的正应力分布均匀,腹板倾角对正应力分布的影响非常小;弯矩作用下,随着倾角的增加,杆件横截面的正应力不均匀程度加剧,钝角角点正应力绝对值增加,锐角角点正应力绝对值减小,各角点正应力有限元计算值和理论计算值吻合较好;轴向压力和弯矩单独作用下,随着倾角的增加,杆件的弹性稳定系数降低;杆件横截面的正应力实测值和计算值吻合较好,说明计算值可作为设计依据。     

高强钢筋活性粉末混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁在弯矩作用下的受力特性和其抗弯性能的影响因素,设计制作20根高强钢筋RPC矩形梁进行抗弯承载力试验,分析梁的破坏形态、荷载~挠度曲线、裂缝的发展和分布,研究配筋率和钢筋强度对抗弯性能的影响规律。结果表明:RPC适筋梁的正截面破坏过程与普通混凝土梁相似,表现出良好的延性,少筋梁和无筋梁具有一定的延性;相同钢筋强度RPC梁的开裂弯矩和极限承载力随配筋率增加而增大;相同配筋率时,RPC梁的极限承载力随钢筋强度增加而增大,但钢筋强度对开裂弯矩影响不大;试验过程中,梁的截面应变符合平截面假定;根据简化理论计算的RPC梁极限弯矩值和试验值吻合良好。     

基于破坏试验的预应力混凝土小箱梁承载能力试验研究

为准确掌握某高速公路预应力混凝土小箱梁的实际承载能力,采用破坏试验方法对预制成品小箱梁的使用性能、开裂及破坏形态进行了试验研究,在试验中实测获得主梁的开裂弯矩、消压弯矩、有效预应力及破坏荷载等关键参数,并与理论计算进行对比分析。结果表明:1)小箱梁承载能力的安全系数能达到2. 2倍设计荷载要求; 2)小箱梁实测有效预应力相比设计值偏低(二者比值为0. 8),建议实施中完善预应力施工工艺,加强锚下有效预应力检测。     

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。     

基于剪切、滑移双重效应的管桁架组合梁负弯矩区变形分析

以空间管桁架组合梁试验和Abaqus有限元分析为基础,基于弹性理论分析方法推导了空间管桁架组合梁负弯矩区考虑剪切变形与滑移效应影响的变形公式。结果表明:由滑移效应引起的附加变形为计算总挠度的6%,由剪切变形产生的变形占总挠度比重为52%;从混凝土开裂荷载值到斜腹杆屈服荷载值的各级荷载作用下,考虑剪切变形与滑移效应影响的计算值与实测值、有限元计算结果具有较高的吻合度,平均偏差分别为4.1%和12.4%,实测值与有限元计算结果的平均偏差为12.9%。试验结果与有限元计算结果表明:该文建立的变形公式对空间管桁架组合梁负弯矩区的变形计算是合理可信的。     

獐河沟拱桥有限元分析与试验研究

以獐河沟拱桥为研究对象,采用大型通用有限元软件ANSYS建立全桥有限元模型,在成桥状态下,选取10种工况进行静力学分析,并进行模态分析.为验证计算结果的合理性,选取42个拱肋应变测点和12个挠度测点,对该桥进行成桥静载试验,并进行动载试验.结果表明有限元分析结果与试验测试结果吻合较好,同时试验结果表明桥梁结构强度和刚度满足设计及规范要求.     

鞍式支承钢平管桥模型试验、有限元分析与简化计算方法

基于3组钢平管桥负弯矩试验结果进一步比对规范计算的合理性,同时验证非线性有限元模拟的准确性,对20个自承式平直型钢管桥模型展开参数分析。研究支承角度、管壁厚度、支承长度、钢管直径等参数对支座处钢管环向应力的影响。并将计算结果与现行管桥设计规程推荐的计算方法进行对比。研究结果表明:自承式管桥的支承断面为结构设计的控制性断面,按现行设计规程设计大直径管桥时,有较大的安全储备。最后,基于参数分析,回归给出最大环向弯矩计算公式,与有限元结果吻合良好。     

沥青路面失效开裂的数值模拟研究

为了深入了解沥青路面受荷载作用时的裂缝扩展规律,基于失效开裂材料二次开发以及扩展有限元方法,建立沥青路面的数值计算模型。通过试验与计算结果对比,分析沥青复合梁在荷载作用下的失效开裂特性,对比研究失效开裂材料二次开发模型与扩展有限元模型的计算结果。结果表明:基于失效开裂材料二次开发建立的计算模型可以很好地模拟沥青路面的裂缝扩展规律,计算结果与试验结果吻合良好;预设裂缝对路面受力性能的影响极大,在进行实际施工时应尽量减少路面材料裂缝,并提高路面的抗疲劳性能,以保证其良好的受力性能;平板支撑方式下沥青复合小梁裂缝扩展行为与实际路面状况极为接近;相比扩展有限元方法,基于失效开裂材料二次开发建立的计算模型适用性更好。     

重剪比对板柱节点抗震性能的影响

针对重剪比分别为0.3、0.5、0.7的3个板柱节点试件进行了抗震试验,并通过Abaqus有限元软件将模拟结果与试验结果进行了对比,研究了重剪比对无抗冲切钢筋的板柱节点抗震性能的影响。结果表明:试验结果与模拟结果拟合较好,重剪比增加,试件的不平衡弯矩承载力降低,同时耗能能力也减弱。重剪比最低的S1试件仅发生局部冲切破坏,其余试件均发生完全冲切破坏,一定程度上可认为重剪比越大,板柱节点的抗震性能越弱。同时该文对中、美、欧3种规范计算结果与试验结果和历史数据进行了对比,发现中美两国规范计算出的不平衡弯矩相比实际情况较大,而欧洲规范计算结果贴合实际,原因可能是欧洲规范计算时考虑了配筋率的影响,且在重剪比大于0.3时需对中国规范计算结果进行修正,修正后的结果更符合设计且离散度明显降低。     

大型预应力梁式承台力学性能试验研究

在城市高架桥梁建设中,经常出现桥墩基础与地下结构相冲突的问题,大型桩基梁式承台结构可以很好地解决这一问题。梁式承台在高架桥跨地铁线工程应用中逐渐增多。以武汉市某立交桥与地铁交叉建设项目为背景,选取项目的地下预应力梁式承台为原型,设计了1∶10的预应力钢筋混凝土缩尺模型,并进行了静荷载破坏试验,同时利用有限元软件ANSYS对模型进行了数值计算。通过整理数据研究了结构的承载能力、混凝土的开裂过程及极限状态破坏模式等力学响应规律,并用有限元方法对试验过程进行了模拟,计算结果和试验数据对比吻合较好。结果表明,梁式承台拥有较大的承载力和抗变形刚度,可以满足实际工程的要求。     

考虑施工阶段的装配式钢-混凝土组合梁非线性全过程分析方法

为解决常规钢-预制混凝土桥道板组合梁的剪力键预留孔角隅和板间现浇接缝易开裂的问题,提出了带装配式栓钉(PCSS)剪力键和预制预应力桥道板的钢桁-混凝土组合梁(Prefabricated Steel Truss-Concrete(PSTC)Composite Beam)。针对从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,提出了一种装配式组合梁的非线性全过程分析方法:建立精细化有限元模型,预制桥道板和板间接缝采用在混凝土实体单元中是否嵌入普通钢筋单元分别模拟;桥道板采用预应力钢束降温法模拟板内获得预压应力的过程;组合梁采用导入初应力的方法,实现将先期获得预压应力的桥道板与钢桁结整为组合梁共同受力。利用该方法模拟分析了装配式钢桁-混凝土组合梁在负弯矩作用下,从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,并与组合梁负弯矩区段力学行为性能试验的结果进行了对比。结果表明:该模拟方法能较真实模拟装配式钢-混凝土组合梁从安装桥道板到桥道板的破坏的全过程受力行为,挠度计算值与实测值相差4.1%,吻合较好。     

钢-UHPC组合梁负弯矩区受力性能试验

为解决钢-混组合梁负弯矩区桥面板的开裂问题,以桥面连续钢-混组合梁为研究对象,负弯矩区桥面板采用超高性能混凝土（Ultra-High-Performance Concrete,UHPC）代替传统普通混凝土,对其抗裂性能展开研究,并设计3根不同负弯矩区接口形式的钢-UHPC组合梁,采用一种独特的转角加载方式进行全过程静力加载试验,获得转角、临界开裂荷载、应变等关键试验数据;基于Abaqus的混凝土塑性损伤模型建立试验梁的非线性有限元模型,并对试验过程进行模拟。研究结果表明：钢-混组合梁负弯矩区采用UHPC,能明显提高负弯矩区的开裂性能、有效解决了负弯矩区桥面板的开裂问题;建议了合理的负弯矩区接口形式及负弯矩区UHPC纵向铺设长度取0.1L;采用黏结滑移理论,提出了简易的UHPC裂缝宽度计算公式。