钢纤维混凝土裂缝宽度计算方法综述

为准确计算钢纤维混凝土梁的裂缝宽度,设计2组6根不同配筋率的混凝土梁试验方案。基于试验裂缝宽度数据以及对国标、德标和国际规范Model Code的理论研究,分析得出以下结论:Model Code计算的裂缝间距最大,不同配筋方案对国标裂缝间距的影响不明显,对德标的影响最大。对比钢筋混凝土应变差,国标计算结果最大,Model Code的计算结果最小。外荷载及不同配筋方案均对于国标应变差影响最大。比较3种规范的裂缝计算误差率,可知Model Code计算结果相对精确,国标与德标误差均比较大。另外,国标钢纤维折减系数明显偏大,对裂缝宽度计算比较保守,而德标系数偏小,导致裂缝宽度计算结果偏小。目前,针对国标裂缝宽度计算参数的研究不足,建议进行更深入的试验研究。     

基于弯矩-曲率关系的钢筋混凝土梁长期挠度计算

从梁的曲率入手,对钢筋混凝土梁截面的受力进行了全过程分析,综合考虑混凝土的收缩和徐变对梁长期挠度的影响,导出弯矩(M)-曲率(φ)的实时关系式,从而得出梁在不同受力阶段的长期挠度计算公式.通过与已有试验结果对比,计算值与实测值较为符合.     

钢箱-混凝土梁局部屈曲分析与试验研究

新型钢箱-混凝土梁通过在钢箱受压区部分充填混凝土,既有效地提高了受压区钢板的稳定性,又较好地发挥了混凝土的抗压能力,大大地改善了构件的抗弯性能。通过4根钢箱-混凝土梁和2根钢箱梁试件的试验研究,考察了钢箱-混凝土梁受力全过程的特点,着重研究钢箱-混凝土梁钢板的局部屈曲特征,其屈曲行为类似于刚性基底上非受载边弹性约束的单向受压板的屈曲行为,用能量法建立了刚性基底上沿非受载边弹性约束、面内受压矩形板的屈曲强度计算公式,研究结果表明,钢箱-混凝土受压区局部稳定性明显提高,所提出的方法用于顶板局部屈曲强度计算,计算结果与试验结果较吻合。     

秦沈客运专线连续结合梁疲劳试验研究

模拟秦沈线连续结合的受力状态，制作了6根模拟试验结合梁，其中配筋率2%和3%各3根，采用单伸臂跨内、跨外两点同步加载模式对每根梁做了200万次疲劳试验，分析研究了钢与混凝土之间的滑移，栓钉的受力状态，无钉区两侧密集型群钉中力的分配，梁的刚度变化和应力状态，负弯矩区混凝土中裂纹的发展等问题。研究结果表明，高配筋混凝土连续结合梁抗疲劳性能优良，200万次疲劳试验后，无钉区钢与混凝土之间的滑移明显比其他梁段大，但最大不超过0.075mm，两侧头排栓钉的受力是栓钉平均受力的1.54倍；负变矩区混凝土板中的最大裂纹宽度不大于0.13mm；梁的刚度没有明显的下降，梁的挠度和应变都接近于第一状态线弹性理论计算值。     

单箱双室变截面波形钢腹板组合连续箱梁自振特性试验研究

为研究单箱双室变截面波形钢腹板组合连续箱梁的自振特性,以鄄城黄河公路大桥为原型按照1∶9缩尺制作三跨（2.6+4.8+2.6）m单箱双室变截面波形钢腹板试验梁,通过室内动力试验得到前三阶自振频率和振型。利用ABAQUS软件建立试验梁和等规模混凝土腹板梁有限元模型进行摄动分析,并与试验值对比,分析横隔板和边中跨径比对其自振特性的影响。结果表明：试验梁前三阶自振频率试验值和有限元计算值吻合度良好;试验模型梁的一阶自振频率小于等规模的混凝土箱梁;现行规范关于连续梁桥基频估算公式不适用于此类桥梁,修正公式计算值与试验值相差约12.3%,修正公式计算值误差比规范值小3.4%左右,修正公式更合理;中支点设置横隔板能够有效改善试验模型梁的动力性能;适当增加边中跨径比有助于提高试验模型梁前三阶自振频率。     

斜交薄壁连续钢箱梁桥设计与受力特性研究

以江苏省丹阳路齐梁路某(30+2×35)m跨线斜交钢箱梁为工程背景,通过比对斜交钢箱梁横隔板布置方式以及支座处隔板布置方式,提出斜交连续梁横向隔板的正交布置方式,得出中间墩支承处采用斜向双隔板布置更有利于结构受力与制造的结论。对箱梁的线型控制、截面总体布置、隔板、纵肋型式、纵肋布置方式和板厚等其他细节进行详细设计。分别建立单梁、空间梁格和板单元有限元模型对桥梁进行受力分析。对3种数值模拟方法计算得出的支座反力、挠度和应力等结果进行分析对比。研究结果表明:单梁法计算结果偏于不安全且无法进行横向计算,梁格法和板单元法均能够对模型进行横向计算,但梁格法计算偏安全,而板单元计算更加细致精确。同时,在同种工况下,斜交钢箱梁钝角区应力值大于锐角区应力值。采用板单元对轮压荷载进行局部分析,表明轮压荷载作用下应力、变形较小。验证了箱梁设计方案的安全合理。     

端锚有粘结预应力纤维片材加固混凝土梁的受弯承载力

以现有的试验结果为基础,研究预张纤维片材在钢筋混凝土梁上的锚固方式及其加固梁的有效预应力取值。关于在片材两端进行机械锚固并沿其全长粘贴于梁底的纤维增强聚合材料与混凝土构成的复合截面,基于界面无滑移假定、平截面假定和材料应力—应变关系,分析了截面压区顶部混凝土纤维应变不同时对应的可能应变组合下的受弯极限状态。根据破坏时钢筋是否受拉屈服,分别给出了由片材拉断、混凝土压碎所引发的两大弯曲破坏类型的极限承载力表达式和界限破坏判别条件。通过分析19根矩形截面梁的试验数据及对这些试件进行的受弯承载力计算,得出承载力计算值与试验值之比的平均值为0.979,变异系数是0.064,说明承载力及破坏形态的计算值与试验结果吻合较好。只要考虑相应的材料参数,给出的公式还可用于预应力混合纤维片材加固的计算。     

CFRP预应力筋超高性能混凝土T梁的受弯性能

超高性能混凝土(UHPC)和碳纤维(CFRP)以其优异的性能成为土木工程领域极具应用前景的新型建筑材料,将两者结合在一起有望形成一种新的具有优良物理力学性能的配筋混凝土结构型式而应用于实际工程.为此,对超高性能混凝土的单轴受压应力-应变全曲线和UHPC梁的受力性能进行试验研究以及理论分析.试验参数主要选取预应力度、张拉控制应力和CFRP筋的黏结方式.试验结果表明,UHPC具有良好的受压变形性能,基于单轴受压试验结果建立UHPC的受压应力-应变全曲线方程;UHPC梁具有良好的变形能力以及合理的裂缝分布,其极限变形可达到梁跨径的1/30～1/72,在此基础上提出的计算方法能对所研究梁的受力性能进行较好的模拟.     

预应力矩形钢箱混凝土梁的试验研究

以东平大桥为工程背景,进行8片预应力矩形钢箱混凝土梁的试验研究。试验参数包括混凝土强度、钢板厚度、预应力度及加载模式,获得试验梁的特征点荷载和跨中截面的全过程荷载-挠度曲线,对试验结果进行比较分析。结果表明,预应力矩形钢箱混凝土梁具有较高的承载能力和较好的延性,混凝土强度、钢板厚度和预应力度对构件的受力性能有较大影响,而加载模式的影响不明显。相对于普通矩形钢箱混凝土梁,受压区混凝土的约束效应得到明显增强,使得预应力矩形钢箱混凝土梁具有更为优越的受力性能,并且不增加构件的高度。     

不锈钢钢筋混凝土梁受弯性能的试验研究

基于三根不锈钢钢筋混凝土梁和一根普通钢筋混凝土梁的试验结果,对不锈钢钢筋混凝土梁的受力性能进行了较为系统的分析和研究.结果表明,与普通钢筋混凝土梁相比,不锈钢钢筋混凝土梁的极限承载力和裂缝宽度为0.3 mm时的对应荷载值均有所提高,但增加幅度较小,而梁的挠度值却有较大程度的增加.因此建议不锈钢钢筋混凝土梁的裂缝宽度和极限承载力可按现行混凝土结构设计规范计算,但挠度计算需要适当修改.     

桥上有砟轨道无缝道岔非线性阻力及其影响分析

为了分析考虑阻力弹塑性变化的高速铁路桥上无缝道岔纵向力演变机理,使用试验与理论分析相结合的方法,全面考虑了道床纵向阻力的弹、塑性变化特征。进行扣件系统反复加卸载试验和有砟道床阻力测试,通过研究线路纵向阻力退化现象,分析其产生机理,并构建无缝道岔新型线路阻力本构模型。以高速铁路18号无缝道岔为例,在ANSYS中建立考虑边界效应的岔-桥-墩一体化模型,将试验所得参数与规范值进行仿真分析对比,深入分析考虑阻力弹塑性变化时对桥上无缝道岔受力及变形的影响。结果表明,当梁轨相对纵向位移较小时,使用规范规定的线路纵向阻力进行高速铁路桥上无缝道岔受力与变形分析,会使计算结果与实际相比普遍偏小。当出现阻力强化现象时,使用规范值进行无缝道岔的受力变形计算所得的结果偏于不安全。建议在实际工程中应尽量进行大量的试验分析,从而修正规范值。     

群桩基础竖向承载力群桩效应模型试验研究

根据竖向荷载作用下群桩基础模型试验研究结果,分析了群桩的承载性状和群桩效应,试验结果表明,在本试验条件下,群桩效应系数大于1,与按规范公式计算得出的值基本一致.     

预应力碳纤维板加固RC梁二次受力抗弯性能研究

为研究预应力碳纤维板加固RC梁二次受力抗弯性能,制作3根钢筋混凝土梁试件。采用改进后的夹片式锚具对其中两根实验梁分别进行了10次碳纤维板张拉,获得了负载张拉阶段实验梁相应的力学数据。对比分析实验梁相对于对比梁抗弯承载力的提高效果,进行预应力碳纤维板加固RC梁抗弯承载力公式推导。实验结果表明:在较大负载情况下对RC梁进行碳纤维板张拉,能有效改善被加固梁的抗弯性能;推导的抗弯承载力公式计算值与试验结果吻合较好。     

高强钢筋钢纤维RPC简支梁受剪承载力试验性能研究

为了探究RPC简支梁受剪承载力的影响性能,通过对6根2组剪跨比为2.25和3.0的矩形梁进行受剪性能试验,分析2组不同剪跨比的试验梁,其配箍率对受剪承载力的影响;将试验结果与普通钢筋混凝土修正压力场公式,以及我国规范公式的计算结果进行对比分析;考虑配箍率与钢纤维的影响,修正RPC主拉应力-应变本构关系,并编制程序进行迭代计算,得出钢纤维对承载力的贡献率。研究发现:配箍率和剪跨比对试验梁承载力的影响均比较明显。配箍率≤0.252%时,配箍率越大,试验梁的受剪承载力越大,但随着配箍率的继续增大,试验梁呈弯剪破坏趋势,配箍率-荷载曲线趋于平缓;钢纤维对RPC梁抗剪承载力的影响不容忽视,而且对无腹筋梁的影响大于有腹筋梁;基于修正压力场理论模型的改进计算程序用于计算高强钢筋RPC梁的抗剪承载力,其理论值与试验值吻合良好,具有一定的可信度和实用性。     

含软弱夹层地基上轨道梁承载力有限元分析

考虑轨道梁与地基、软弱夹层与相邻土层间的界面作用,建立轨道梁与地基作用体系的有限元模型,分析轨道梁荷载作用下含软弱夹层地基承载能力。依据本文计算结果给出了相应设计方案。通过与试验结果的比较分析,证实了计算模型和计算结果的合理性。研究结果表明:规范方法计算结果偏保守,本文的分析方法更能反映结构与地基作用特性,计算结果与试验结果接近,给出更为合理的承载能力评价;对于含软弱夹层地基,基础垫层厚度和软弱夹层厚度对地基承载力计算结果影响较大;随着轨道梁刚度变化,地基承载能力和变形特性不同,而柔性轨道梁对地基适应性更好,结构受力也更合理。     

外粘AFRP布加固RC梁冲击试验分析

通过单调静力和重锤冲击两种加载方式,分别对未加固梁和外粘AFRP布加固梁的性能进行试验研究,分析冲击加载时混凝土梁的破坏过程及外粘AFRP布的应变曲线。比较不同冲击高度下梁体的损伤形态和裂缝分布规律,从而得出冲击高度与梁体最终破坏形态的相关性。试验表明:在静力加载条件下,未加固梁是因钢筋屈服而破坏,加固梁是因外粘AFRP布剥离而破坏;在重锤冲击加载条件下,未加固梁是因梁体出现冲击损伤时钢筋屈服而破坏,加固梁是因梁体出现冲击损伤时外粘AFRP布可能发生端部剥离或跨中断裂而破坏。     

上覆溶洞水压对小净距隧道衬砌结构的影响研究

隧道衬砌是确保运营隧道防水与结构稳定的重要结构，其受力状态会随着上覆溶洞水压力的改变而改变。鉴于此，以某小净距隧道为工程背景，利用有限元差分软件建立分析模型，研究上覆溶洞处于不同水压状态下隧道衬砌结构的受力状态，利用相应公式计算衬砌结构安全系数，结合实际数据与模拟结果对比验证模型的可靠程度，得出主要结论：拱底衬砌结构最大主应力为拉应力且其余位置为压应力，溶洞水压逐渐变化可能导致拱底破坏；整体衬砌结构最小主应力均为压应力，拱肩、拱腰与拱脚的最小主应力均随水压增加而增加；各部位衬砌结构安全系数随溶洞水压增大而减小，随溶洞水压进一步增大，拱腰处可能最先发生受压破坏。这可为处于溶洞等不良地质条件下的隧道安全稳定性研究提供参考。     

延安火车站雨棚张弦梁随环境温度变化的结构性能研究

通过分析延安火车站雨棚张弦梁随温度变化的结构性能,得出“张弦梁可以在水平方向自由伸缩,则张弦梁结构的水平位移随温度变化而线形变化,而其它均随温度变化而变化很小;考虑滑动端支座不同的摩擦水平反力,则张弦梁结构竖向位移、索力、拱梁端部剪力、拱梁弯矩、拱梁中间轴力等均随温度变化而线形减小或增大。因此考虑滑动端支座水平反力的大小对张弦梁的变形、位移、内力等随温度变化的影响程度是设计中应该考虑的”。分析结果应用于延安火车站雨棚张弦梁结构施工中。     

页岩陶粒轻骨料混凝土梁受剪承载力试验研究

考虑混凝土强度、剪跨比、配箍率等因素的影响,对15根页岩陶粒轻骨料混凝土梁进行了斜截面的受剪承载力试验研究,分析了梁的破坏形态、变形特性以及梁剪力与箍筋应变的关系;基于139根轻骨料混凝土梁的受剪试验结果,以及分别按照中国规范、美国规范和欧洲规范的抗剪公式进行计算的结果,求出混凝土项受剪承载力试验值与3个规范计算值的比值。结果表明:随着轻骨料混凝土强度的提高,混凝土项受剪承载力提高的幅度逐渐有所降低;美国规范和欧洲规范计算公式的安全储备较高,而中国规范计算公式的安全储备较低,不满足受剪承载力计算公式95%保证率的要求。考虑到轻骨料混凝土的特性,对混凝土项受剪承载力予以折减,提出了轻骨料混凝土梁斜截面的受剪承载力计算公式。     

U肋加劲板受压力学性能分析

为了探究U肋加劲的板件在压力作用下的受力性能与破坏机理,建立了受压混合钢U肋加劲板非线性有限元模型,分析了边界条件、初始几何缺陷和焊接残余应力对其受力性能的影响。结果表明:改变试件两端的转动约束条件会改变试件的破坏模式和受压稳定承载力;加载偏心方向对试件稳定承载力有较大的影响,当加载偏心弯矩效应与试件弯曲方向一致时,试件承载力随加载偏心的增大而减小,反之,试件承载力随加载偏心的增大而增大;在有限元模型中试件两端约束设置为自由转动,整体几何缺陷幅值取构件长度的1/1 000,局部几何缺陷幅值取子板宽的1/200,加载偏心矩取截面高度的0. 02倍,采用残余应力简化分布形式得到的承载力计算结果与混合钢U肋加劲板试验结果符合较好。该数值模拟方法可用于混合钢U肋加劲板的受力性能和抗压稳定承载力分析。