徐变对哑铃型钢管混凝土拱桥受力的影响

运用组合梁单元法分析哑铃型钢管混凝土拱桥,可以很方便地获得上下弦钢管及缀板的内力,运用该法并结合按龄期调整的有效模量法,编制了有限元计算程序,采用逐步计算徐变的方法分析了徐变对某哑铃型钢管混凝土拱桥的影响,认为应考虑徐变对预拱度设置和混凝土内力重分布的影响。     

结合梁中混凝土收缩徐变引起的次内力分析

根据钢-混凝土结合梁的受力特点,考虑采用有支架施工方法,通过力的平衡条件和变形协调条件,建立了简支钢-混凝土结合梁由于混凝土收缩徐变引起的内力重分布计算公式.在此基础上,进一步提出了连续结合梁内力重分布的计算方法.应用该方法分析了两跨连续结合梁由于混凝土收缩徐变引起的内力重分布.研究结果表明,混凝土收缩徐变对钢-混凝土结合梁有显著影响,足以使连续结合梁中支座负弯矩区的混凝土产生裂缝.     

钢-混凝土组合试件长期推出试验与有限元分析

采用推出试验和有限元方法研究了采用不同剪力连接件的钢-混凝土组合试件的界面长期滑移和应变发展过程; 参考Eurocode 4中推出试验标准试件, 设计了2组试件用于长期推出试验; 分别采用栓钉和PBL作为剪力连接件, 采用螺杆施加长期荷载, 测试了长期加载过程中的界面滑移、混凝土应变和钢梁应变; 同步加载测试了150 mm×150 mm×300 mm的混凝土试块的长期变形, 并以此变形计算混凝土徐变系数; 对比了徐变模型对计算结果的影响, 并讨论了不同混凝土徐变模拟方法。研究结果表明: 界面滑移和混凝土应变在加载初期增长较快, 加载120 d后达到稳定状态; 栓钉试件和PBL试件的最大界面滑移分别为0.162和0.068 mm, 最大值均位于界面底部; 栓钉试件和PBL试件的混凝土最大应变分别为7.30×10-5和1.34×10-4, 最大值均位于混凝土板底部; 钢梁应变在整个试验过程中基本保持稳定, 未出现明显的应力重分布, 栓钉试件和PBL试件的钢梁最大应变分别为3.7×10-5和6.5×10-5, 最大值均位于钢梁顶部; 混凝土徐变是影响钢-混凝土组合试件长期性能的主要因素, 不同混凝土徐变模型计算所得混凝土徐变系数与测试值的偏差为60%~140%, 说明混凝土徐变模型对有限元结果影响显著; 采用指数函数拟合混凝土徐变系数测试结果的拟合误差为2.4%, CEB-FIP90模型计算所得混凝土徐变系数在加载后期与测试值的误差为3.71%, 建议无法实测时可采用CEB-FIP90模型计算混凝土徐变系数。      

损伤混凝土构件中钢筋界限锈蚀量的研究

研究了混凝土的徐变和混凝土的非线性性质,研究损伤混凝土构件中钢筋界限锈蚀量,用有限元软件ANSYS对钢筋锈胀效应进行了非线性有限元分析.计算表明:保护层厚度与钢筋直径的比、混凝土的强度是影响混凝土保护层开裂时钢筋锈蚀深度(界限锈蚀深度)的重要因素.比值越大,界限锈蚀深度越大;混凝土的强度越大,界限锈蚀深度越大.     

自然环境混凝土徐变试验和预测模型研究

为准确预测实际工程结构混凝土徐变的发展规律,在反映恒温、恒湿条件下混凝土徐变性能的基准徐变系数基础上,引入温度、湿度徐变系数,建立了预测实际环境温、湿度条件下混凝土徐变的组合徐变模型.借鉴徐变计算理论,提出了由环境温度变化引起的混凝土附加徐变的实用计算方法.研究结果表明:自然环境中随时间变化的温、湿度导致现行徐变模型的预测结果与实际的徐变变形存在显著差异,其引起的混凝土附加徐变随季节更替而产生周期性增减交替变化;组合徐变模型给出的结果与试验结果最大相对偏差为6%,与试验结果最为接近的现行徐变模型相比,减小了7%.      

斜拉桥施工监控中混凝土应力换算方法

通过对预应力混凝土斜拉桥的应力监测结果分析 ,发现混凝土在加载龄期较早时的收缩徐变较大,直接用所测得的钢筋应力通过弹模比法换算求得的混凝土应力值与理论值相差较大.针对在加载龄期较早情况下,考虑混凝土的收缩徐变引起的钢筋和混凝土之间的应力重分布,通过静力平衡和变形协调条件,由实测钢筋应力算出的混凝土应力与理论计算值吻合较好,相应的收缩徐变总量与规范值较接近.本文方法在某独塔预应力混凝土斜拉桥监控中取得了比较满意的结果.     

收缩徐变对锚喷混凝土加固结构产生的界面应力分析

锚喷混凝土加固板桥时,新增混凝土收缩徐变对主梁产生有利影响,但对锚喷混凝土自身产生不利影响。通过对收缩徐变产生的界面应力分析,得到界面应力的分布形式和界面应力的影响因素。结果表明：锚喷混凝土收缩徐变产生的纵向拉应力在跨中截面最大,两端为零,界面剪应力两端最大,跨中为零;混凝土收缩徐变所产生的界面应力随着时间增长而逐渐增大,且后期增长速度小于前期增长速度;收缩徐变产生的界面应力随着混凝土厚度增加而增大,随着年环境评价湿度增加而减小;新增混凝土强度与原主梁混凝土强度相差越大,产生的界面应力也越大。     

钢管混凝土受压构件徐变分析

混凝土徐变使钢管混凝土构件发生应力重分布。根据弹性徐变理论,按龄期调整的有效模量法,导出了轴心受压和小偏心受压构件长期作用下钢管与核心混凝土徐变应力增量计算公式,计算值与试验结果吻合较好。进一步的数值分析表明,截面含钢率变化会显著影响钢管应力增量值的变化,但对核心混凝土应力增量影响不大;随着偏心率的增大,相同含钢率下钢管与核心混凝土应力增量几乎均呈线性变化。增大截面含钢率可降低钢管由徐变产生的附加内力,但根据截面内力按刚度分配的原则,钢管更多地承担外力,使钢管的总内力呈增大趋势,核心混凝土承受的外力显著减小,不利于钢管混凝土构件性能的发挥。     

腹板开洞钢-混凝土连续组合梁受剪性能试验研究

为研究腹板开洞连续组合梁的受剪性能,以配筋率和混凝土板厚为变量参数,对5根腹板开洞连续组合梁进行了两点单调对称集中加载试验,采用剪力分离方法对应变试验数据进行计算,得到组合梁钢梁和混凝土板承担的剪力.试验结果表明:腹板开洞不仅降低了连续组合梁的刚度和承载能力,而且引起洞口区域混凝土板和钢梁截面的竖向剪力重分布,剪力主要通过洞口上方的混凝土板来承担,占到总剪力的 85%~90%;洞口区域不再符合平截面假定,最终连续组合梁洞口发生剪切破坏,组合梁丧失承载能力;增加混凝土板厚度和截面配筋率可以提高连续组合梁的承载和变形能力,并可以用来进行洞口区域的补强.      

徐变引起的不同龄期混凝土组合截面的应力重分布

不同龄期混凝土组合而成的组合构件截面由于各组合部分徐变系数不同会引起截面应力重分布,从而导致截面内的附加应力.本文引入假想弹性模量的概念,提出了计算徐变引起的应力重分布的附加应力的方法,并通过算例说明考虑这一附加应力的重要性.     

连续配筋混凝土路面结构设计理论与方法研究

连续配筋混凝土路面（CRCP）是一种高性能混凝土路面结构型式,对CRCP设计原理进行了系统研究,在荷载应力分析,将CRCP中纵向钢筋作连续化处理,建立了正交各向异性薄膜单元,对考虑裂缝条件下的CRCP荷载应力进行了三维有限元分析,得到了CRCP的两种临界荷位和配筋率等参数对板底应力的影响规律,并与普通混凝土板的荷载应力进行了对比,在温度应力分析中,建立了考虑钢筋与混凝土间粘结滑移本构关系的CRCP温度应力计算模型与微分方程,并求得CRCP在降温和干缩变形作用下的解答,分析了参数的敏感性和混凝土徐变所引起的松驰应力效应,解析法和数值法相结合,计算了分析了CRCP端部锚固与与凸形锚固地梁的应力和位移,给出了端墙部分设计参数的建议值及于端部结构设计的计算诺谟图,同时进行室内模型试验,验证了理论分析结果,最后给出了CRCP板厚与配筋设计及端部锚固结构的成套设计方法,为中国制定定相应规范提供了参考依据。     

钢-混凝土双面组合连续梁自振特性研究

对钢-混凝土双面组合连续梁的自振特性进行分析研究。分析中分为三种特定工况：工况一和工况二假设钢梁与混凝土完全组合,但工况二内支座处上混凝土板受拉开裂;工况三假设上混凝土板受拉开裂,且考虑钢梁与混凝土板间的滑移效应。采用平面梁的集中质量法和三维有限元模拟分析分别得到了一两跨钢．混凝土双面组合连续梁模型在三种工况下的自振频率及振型,二者吻合良好。     

锈蚀RC梁抗弯承载力计算方法研究

工程中钢筋混凝土梁纵向受力钢筋锈蚀情况复杂,梁上作用荷载形式多变. 为获取锈蚀RC （reinforced concrete）梁的抗弯承载能力,以锈蚀钢筋混凝土简支梁为研究对象,将锈蚀RC梁视为由混凝土和锈蚀底部纵筋组成的存在粘结-滑移的组合梁,依据混凝土与锈蚀钢筋之间的变形协调条件,给出了以挠度表达的锈蚀RC简支梁平衡微分方程;将平衡微分方程的齐次解作为单元形函数,推导出了锈蚀钢筋混凝土梁的单元刚度矩阵、等效节点荷载列阵以及每一荷载步锈蚀梁的内力计算公式;建立了能准确反应简支梁上荷载作用形式以及钢筋锈蚀状况的锈蚀RC梁抗弯承载力计算模型;最后通过17根锈蚀RC简支梁的试验数据对建议计算方法进行验证. 验证结果表明,抗弯承载力试验值与计算值之比的平均值为1.06,方差为0.012,二者吻合良好,该计算方法准确.      

装配式板梁铰缝加固效果的数值分析

根据装配式空心板铰缝的受力特点,对各种板梁铰缝加固方案的加固效果进行数值分析。采用有限元软件ANSYS建立空心板梁桥实体模型,模拟板梁桥在车道荷载作用下的受力状态,研究板梁加固前后空心板桥主要力学性能的变化规律,比较各种铰缝加固方式的力学效果。由分析结果可知,各种加固方案均能在不同程度上恢复和提高板梁的横向刚度,在板梁底缘粘贴钢板最能改善铰缝的受力性能,但施工方便性不够;在板梁上缘粘贴钢板的方案加固效果最不理想;而在顶板粘贴槽钢及顶板混凝土与部分桥面铺装混凝土联合受力效果较好。     

石板坡长江大桥混凝土收缩与徐变效应分析

石板坡长江大桥位于重庆主城区,结构采用连续梁与连续刚构混合连续体系,主跨跨度在同类型桥梁中居世界之首。结合该桥设计及施工特点,采用按龄期调整的有效模量法结合有限元步进法对石板坡长江大桥混凝土收缩与徐变效应进行了计算分析。计算结果表明预应力筋的张拉、混凝土的收缩徐变等对桥梁的竖向变形与轴向变形都有较大影响,混凝土的收缩徐变以及预应力损失使该桥混凝土梁的应力减小,钢梁的应力增加。     

钢-混凝土双面结合梁界面在集中荷载作用下的滑移表达

钢-混凝土双面结合梁在内支座负弯矩区设置下翼缘钢筋混凝土板,并通过剪力连接件与钢梁共同作用,从而提高了梁的刚度和承载力。运用基本力学方法对钢-混凝土双面结合梁在使用荷载作用阶段的滑移效应进行探索性分析,推导得到集中荷载作用下负弯矩区上、下界面滑移及滑移应变沿梁长分布的表达式。     

钢-活性粉末混凝土组合梁的极限承载力

对于连续体系的钢-普通混凝土组合梁,处于负弯矩区的混凝土桥面板由于抗拉强度低,极易受拉开裂,导致组合梁的强度与耐久性下降.针对这一问题,提出了采用超高强度、高耐久性、高韧性且体积稳定性良好的活性粉末混凝土（RPC）材料代替普通组合梁中的混凝土桥面板,并根据RPC材料的本构关系及抗拉强度高的特点,确定以临界开裂状态作为这种新型钢,RPC组合梁的正截面破坏模式,推导了极限承载力计算公式,并对组合截面中RPC板与钢梁的高度比、宽度比、RPC板中的配筋率进行了参数影响分析.结果表明：钢-RPC组合梁与同条件的普通组合梁相比,在保证负弯矩区桥面板不开裂的情况下,极限承载力仍有所提高,并且结构的抗裂性、刚度和耐久性都可得到极大改善.     

大跨径连续刚构挠度控制与影响因素研究

针对预应力混凝土连续刚构桥梁挠度问题,采用室内试验和模型分析混凝土收缩徐变和预应力损失对结构挠度变形的影响。结果表明：混凝土徐变增长会导致桥面纵坡坡度变化,结构应力重分布。混凝土前期徐变系数增长快,持荷40d的徐变系数为1．004,180d时增幅仅为2．988％。桥梁顶板预应力损失对结构挠度变形影响比底板更明显,顶板预应力损失为20％时,运营两年的挠度增幅达67．5％。因此,混凝土结构物受荷加载不宜过早,对结构的挠度进行控制有利于提高桥梁的安全性能。