体外预应力加固重载铁路盖板涵试验研究

目前大秦铁路运输荷载日趋增加,桥梁的既有损伤不断加重,桥梁不断老化,破损。通过既有盖板涵承载力评估可知,盖板涵混凝土压应力已经超出规范要求。为了改善盖板的受力性能,提高盖板的承载能力,对盖板进行体外预应力加固。根据已加固盖板的室内静载试验和200万次疲劳试验,结合数据研究体外预应力的加固效果。结果表明,体外预应力加固可以大幅度提高盖板的承载能力,在正常使用状态混凝土压应力最大降低约32%。最后,根据力学理论推导体外筋应力增量计算公式,借助试验结果验证理论计算的准确性,为体外预应力加固的实际施工提供理论指导。     

无粘结预应力混凝土结构设计研究

对无粘结预应力混凝土结构的研究与发展状况进行了分析,介绍了无粘结预应力混凝土结构的特点,研究了无粘结预应力混凝土结构的设计方法,分析了无粘结预应力混凝土结构的预应力损失、无粘结预应力筋的应力和混凝土的应力的计算公式等。本文研究成果对无粘结预应力混凝土结构的工程设计与施工均具有一定的参考价值。     

体外预应力加固铁路盖板涵应力增量分析

构建了顶板底部直线布置体外预应力筋加固盖板涵的计算模型,利用盖板涵加载变形前后的几何关系,探讨体外预应力筋应力增量与梁体挠度及混凝土压应变的关系,推导出了铁路运营阶段体外预应力加固盖板涵体外筋应力增量的表达式。可用该式计算在三分点荷载、均布荷载和集中荷载作用下用跨中挠度及混凝土压应变表达的体外筋应力增量。通过室内试验和相关文献验证了本文表达式的正确性,可为体外预应力加固盖板涵结构设计提供指导。     

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。     

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.     

体外预应力加固铁路盖板涵静载试验研究

以目前大秦铁路负荷日趋增大,桥梁的既有损伤不断加重,桥梁不断老化、破损为背景,就盖板涵体外预应力加固课题,对预应力钢筋锚固、预应力的大小等进行了模型试验研究,获取了盖板加固前后的混凝土应变分布、混凝土与钢筋的应力、盖板挠度等数据。试验分析表明,体外预应力加固的方法是可行有效的,施加一定的体外预应力可以大幅度提高盖板涵的承载能力。     

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。     

无粘结CFRP筋部分预应力混凝土简支梁试验与分析

用CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer）筋替代高强钢筋作预应力筋，用普通钢筋作非预应力筋，可避免因预应力筋锈蚀而引起的结构物承载力下降和耐久性降低。为解决CFRP筋锚固问题，在XM夹片锚具与CFRP筋间设置2个一定长度的半圆钢管，通过填充于2个半圆钢管与CFRP筋间的环氧树脂，将张拉及锚固时锚具的夹持力较均匀地分布给夹持区的CFRP筋。根据综合配筋指标的不同，设计和完成了4根以CFRP筋作无粘结预应力筋、普通Ⅱ级钢筋作非预应力筋的无粘结部分预应力混凝土简支梁试验。试验表明：试验梁的平均裂缝间距仅与非预应力筋直径、有效配筋率及混凝土保护层厚度有关，与无粘结CFRP筋的配置无关。使用阶段按应力增量类比，将无粘结CFRP筋等效为有粘结非预应力筋的换算系数，取为0．35；裂缝分布不均匀系数为1．31；给出计算结果与试验结果吻合良好的裂缝宽度及刚度计算公式；获得了这类梁中无粘结CFRP筋极限应力增量随综合配筋指标增大而线性减小的变化规律，进而基于力的平衡提出了这类梁正截面承载力计算公式。     

无粘结预应力混凝土结构在潭中高架桥的应用

无粘结预应力为一种应用于桥梁结构上的新技术，具有施工方便，综合经济效益好的优点。通过无粘结预应力混凝土结构在柳州市潭中大道高架桥中的应用，阐述了无粘结预应力混凝土结构设计参数、预应力度的选择，以及控制应力和预应力损失、承载能力极限状态等的计算。并对构造处理和施工工艺作了简要介绍。     

无粘结预应力混凝土梁计算分析研究

分析无粘结预应力混凝土梁的应力—应变关系、破坏判断和结构的可靠性。论述无粘结预应力混凝土梁荷载—位移关系的计算模拟与有粘结预应力混凝土梁、普通混凝土梁的计算模拟及数值模拟计算方法的差别,给出混凝土梁分析主程序示意图。通过对无粘结预应力混凝土梁中预应力筋与其周围混凝土的应变特征分析,结合工程施工特点,提出设计中应根据无粘结预应力混凝土梁的破坏形态和力学性能,充分考虑影响无粘结预应力混凝土梁中预应力筋极限应力增加的各个因素,体现近似概率设计法的优越性,为预应力混凝土梁施工提供可行的方法。     

基于极限状态法的高铁桥上双块式无砟轨道配筋设计研究

为使我国铁路设计技术更好地与国际设计方法接轨,针对高速铁路桥上双块式无砟轨道结构,依据Q/CR9130-2018《铁路轨道设计规范(极限状态法)》,结合有限元和数值计算的方法,运用极限状态法对道床板和底座进行配筋设计研究。结果表明:极限状态法中正常使用极限状态计算弯矩结果与容许应力法基本一致,承载能力极限状态计算结果较大;道床板和底座极限状态法的配筋数量略低于容许应力法。     

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.     

泥岗立交桥病害原因分析、加固及效果评定

从设计和理论方面对深圳市泥岗立交桥出现的病害原因进行分析研究,认为对曲线梁扭转和平面线位移没有足够的约束,对预应力扭矩的认识不足,温度变化产生爬行是结构产生病害的主要原因。提出对盖梁和梁体裂缝处理、盖梁加固、拆换梁端支座、中墩加固、主梁裂缝加固具体修复措施。通过对该桥加固施工全过程监测、监控数据分析,及加固后进行的静动载试验数据分析,说明加固后的桥梁达到了预期效果。     

混凝土连续梁板中无黏结CFRP筋应力增长规律

使用CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋代替高强钢筋作为预应力筋,环氧涂层钢筋作为非预应力筋,可避免因预应力筋锈蚀而引起的结构物承载力下降和耐久性降低。把握无黏结CFRP筋应力增长规律是准确计算无黏结CFRP筋预应力混凝土梁(板)刚度、裂缝开展宽度及抗弯承载力的基础。针对无黏结预应力混凝土梁板在承载过程中无黏结CFRP筋不符合变形平截面假定的特点,应用等刚度法及弯矩-曲率非线性分析法,编制可用于分别考察正常使用极限状态和承载能力极限状态无黏结CFRP筋应力增长规律的计算程序。基于大量电算分析结果,得到受拉区非预应力筋配筋指标、预应力筋配筋指标、CFRP筋弹性模量、加载形式、跨高比、预应力筋合力点至受压区边缘的距离、受压区非预应力筋及受压翼缘等参数对正常使用阶段及正截面承载能力极限状态下连续梁板中无黏结CFRP筋应力增长的影响规律;建立部分预应力混凝土连续梁板中无黏结CFRP筋在正常使用阶段和正截面承载能力极限状态下应力增量的计算公式。     

在役铁路钢桁梁预应力加固研究

铁路提速、轴重提高,在不中断交通的情况下,快速提高现有铁路桥梁的承载能力是目前亟待解决的问题。为推进预应力技术加固钢桁梁,以某在役铁路钢桁梁为依托工程,提出几种预应力加固方案,建立有限元模型,对比分析不同方案加固大跨度钢桁梁的效果。研究表明:单跨加固可以有效提高钢桁梁的承载能力但不能有效提高其刚度,而简支变连续加固对提高其承载能力和刚度效果均比较明显,在具备条件的情况下,是可优先选择的科学加固方案。     

不同纵筋率高强钢筋RPC梁抗剪承载力及剪切延性试验研究

为研究纵筋率对高强钢筋活性粉末混凝土梁剪切性能的影响,进行集中荷载下5根RPC梁的受剪试验,分析纵筋率对梁的斜裂缝宽度、剪切延性及抗剪承载力的影响。结果表明:试验梁的抗剪承载力随着纵筋率的提高而提高,而剪切延性随着纵筋率的提高而降低;采用高强钢筋的活性粉末混凝土梁,正常使用极限状态下斜裂缝最大宽度不超过0.3 mm。建立考虑纵筋作用的高强钢筋活性粉末混凝土梁抗剪承载力计算的经验公式,利用经验公式对搜集的27根梁进行计算,吻合较好且变异系数小。该公式具有一定的参考意义,可为高强钢筋活性粉末混凝土梁抗剪承载力的研究提供参考。     

体外预应力高强混凝土三跨变截面连续梁试验研究

简要介绍了四片体外预应力高强混凝土变截面连续梁的设计与制作过程,由静力测试结果可知,在承载能力极限状态下,连续梁裂缝宽度随预应力比率即PPR取值的增大而增大,其数量随PPR取值减小而增多;普通钢筋可以有效地限制裂缝的发生和发展;体外预应力筋的应力增量与中跨中挠度变化近似成线性关系,可用三折线刚度折减的办法,按弹性理论计算试验梁的挠度及预应力筋的应力增量。     

六四式铁路军用梁的预应力加固技术研究

为提高既有六四式铁路军用梁的承载能力,使其适应高速、重载铁路的抢修需求,以24 m跨单层六四梁为研究对象,提出5种平面内的预应力加固方案,建立有限元模型,分析加固方案和预应力大小对结构承载能力和整体刚度影响的变化规律,并与未加固的钢梁进行对比分析。结果表明:直接布索的加固方案1～3不能有效提升钢梁的承载能力,但可提升钢梁整体刚度;布索和撑杆结合的加固方案4、5可有效提升承载能力,且对整体刚度的提升明显优于直接布索的加固方案;布索和撑杆结合的加固方案中,单撑杆方案对承载能力的提升略优,双撑杆方案对整体刚度的提升略优;加固方案可能对局部杆件的稳定性产生不利影响。     

拓扑优化设计方法与经验设计方法的RC开孔深梁对比试验研究

为推动拓扑优化方法早日应用到钢筋混凝土深梁工程设计中,研究多目标优化算法并展开试验验证是实现此目的的必经之路。为此,开展分别按钢筋应力多目标ESO和经验设计方法设计的一组开孔深梁对比试验。试验结果表明,相较于经验设计方法,钢筋应力多目标ESO设计的试件在节省用钢量和基本保持承载力的前提下,变形能力和耗能能力大幅提升,受力钢筋能更充分发挥强度,同时改良了深梁脆性破坏的常规形态。造成这种改进的根本原因,是钢筋应力多目标ESO综合考虑了2个优化目标,设计的斜向钢筋能有效补强传力路径中垂直于受压混凝土的受拉方向,更契合深梁的受力机理。钢筋应力多目标ESO方法可供日后钢筋混凝土深梁工程设计参考。