预应力混凝土简支梁桥在重载作用下的抗剪性能分析

以某跨度为32 m的变截面预应力混凝土简支T梁为研究对象,通过建立数值模型,重点分析了恒载、活载以及不同重载列车荷载组合作用下的梁体剪应力变化规律.分析得到了以下结论:预应力荷载对梁体剪应力影响最大,其次是自重荷载,最小的是二期恒载,剪应力峰值均发生在距离梁端支座1.5m处,恒载组合作用下梁体剪应力满足规范要求;C64型、C70型、C80型和KM98型列车荷载下剪力以及弯矩依次增大,简支梁桥结构的安全性能逐渐降低;不同荷载组合下的剪应力分布曲线变化规律相同,并且剪应力峰值均满足规范要求;工程中可以用剪应力作为控制梁体裂缝开展的主要因素,以初步防止开裂现象发生.     

折线先张全预应力混凝土梁徐变曲率试验研究

为了有效地预测折线先张的全预应力混凝土梁徐变挠度,对该类梁的徐变曲率进行了试验研究.通过对2根7.5 m长的折线先张全预应力简支梁进行长期加载,定时观测了2根梁的跨中徐变挠度和不同高度截面的徐变应变,绘制了试验梁的徐变系数和徐变挠度系数时程曲线,并将2个系数进行了对比分析.根据试验粱不同时段跨中截面不同高度的徐变应变实测值,绘制了试验梁不同时段跨中截面弯曲应变徐变图,验证了试验梁长期荷载作用下平截面假定的适用性,并指出徐变作用引起梁跨中截面中和轴的移动情况.基于平截面假定,以根据试验值建立的徐变应变几何模型为研究对象,以曲率参数为纽带,从理论角度推证了徐变挠度系数与徐变系数间的数值关系,与试验结果进行了对比,并提出了在徐变系数已知的情况下徐变挠度系数的计算公式.     

基于活载效应统计过程控制的桥梁健康诊断方法

根据砼桥梁结构监测信息的多尺度特点,针对马桑溪长江大桥的跨中部分测点的挠度和应变实测信息,通过小波变换的方法对缓变信息和瞬变信息进行了分离,提取了其中的活载效应,并利用X控制图的统计过程控制原理,实现了桥梁健康的无模型诊断。通过对比相关测点的荷载试验数据进行验证,所提挠度和应变的活载效应信息的变化幅度与荷载试验结果一致,健康诊断结果也与桥梁的实际状态相符。     

缓粘结预应力混凝土梁极限承载力试验

通过4根预应力混凝土梁的极限承载力试验,分别对其开裂荷载、破坏荷载、控制截面应力、裂缝与变形进行了测试,对比了缓粘结与普通预应力混凝土梁的受力性能差异。从试验结果来看,缓粘结预应力混凝土梁具有较好的受力性能,缓粘结与普通预应力混凝土梁的挠度、应变实测数据变化规律基本一致。跨中截面体内应变测试结果表明,缓粘结与普通预应力混凝土梁的体内应变变化规律吻合较好。跨中截面钢筋应变与混凝土应变测试结果表明,缓粘结与普通预应力混凝土梁的应变变化规律基本一致,缓粘结预应力混凝土梁的实测值相对较大。缓粘结预应力混凝土梁的实际开裂荷载、破坏荷载大于普通预应力混凝土梁,矩形、T形缓粘结预应力混凝土梁的开裂荷载实测值较普通预应力混凝土梁偏大6%、10%,矩形、T形缓粘结预应力混凝土梁的破坏荷载实测值较普通预应力混凝土梁偏大4%、3%。缓粘结预应力混凝土梁裂缝宽度实测值较普通混凝土梁相对较小,表明缓粘结预应力筋与混凝土之间具有足够的粘结力。     

体外预应力加固RC梁受力性能试验

为了确定合适的张拉控制应力和束高,为体外预应力加固提供合理的参数,制作了7根缩尺试验梁,分别开展了不同张拉控制应力和束高下的体外预应力加固RC梁受力性能、破坏模态和极限承载力的试验研究,测试了荷载、挠度、应变、裂缝的发生以及发展状况等。同时,依据承载力理论计算得到各试验梁的理论承载力,利用ANSYS软件将试验值与计算值进行对比分析。研究结果表明:被加固梁破坏模态与未加固梁类似,均呈现显著的塑性破坏特征,二者破坏前有明显的裂缝发生、发展过程,但持续时间较未加固梁大大增加;增大束高有利于提高梁的承载能力,但束高增大到一定程度后,由于挠度增加导致钢束对梁体二次效应显著,梁体承载能力的增大效应显著削弱;张拉控制应力越大,被加固梁开裂荷载与极限荷载越大,钢绞线应力增量越小,较大的张拉控制应力有利于充分发挥体外预应力加固效应,但当张拉控制应力小到一定程度时,改变张拉控制应力大小对被加固梁承载力几乎无影响;相比于变化张拉控制应力,束高的改变对梁体受力性能的影响更加显著;体外预应力加固在提高原梁承载能力的同时,显著改善了其延性,破坏时梁体塑性发展更加充分。     

基于Arduino的SMA丝材智能修复损伤钢筋混凝土梁试验研究

为修复钢筋混凝土梁在使用阶段中由于材料老化、裂缝开展等原因造成的损伤,提出一种基于Arduino智能平台和形状记忆合金(Shape Memory Alloy, SMA,具有形状记忆效应和超弹性特性)的智能修复控制系统,根据挠度及裂缝控制原理,设计智能修复控制装置。该装置由输入模块、处理模块和输出模块组成,当检测到钢筋应变超过限值时,输出模块升高SMA丝材温度对梁体进行修复。为验证该智能修复装置的修复性能,设计对比梁A(无修复装置)与试验梁B(加装智能修复控制装置),在加载过程中对试验梁B进行3次修复,对2根梁的跨中挠度、钢筋应变及裂缝宽度等进行对比分析。结果表明：破坏时试验梁B的跨中挠度、裂缝宽度均小于对比梁A,并且在3次修复中试验梁B的跨中挠度、裂缝宽度和钢筋应变最大回复率分别为31.0%、47.0%和71.5%。说明该智能修复控制装置可以监测试验梁受损情况并激发SMA材料对试验梁实施修复,实现钢筋混凝土梁的智能修复。     

13m预应力空心板单梁静载试验与分析

为确保某高速公路13m装配式预应力混凝土空心板桥梁的预制梁的施工质量,在安装前对单梁进行静载试验。文章介绍了单梁静载试验方法、控制荷载的确定、加载方式等,通过布设应力、挠度测点,实测得到预应力空心板在试验荷载作用下的应力和挠度数据,并结合公路钢筋混凝土桥涵设计规范等相关规范,对试验结果进行了分析处理,验证现场预制的预应力空心板梁的受力性能满足设计及使用要求,且该试验方法可为同类空心板梁的单梁静载试验提供借鉴。     

空心板梁单板受力数值分析及挠度预警值设定

为了研究空心板桥结构出现单板受力现象后,大件运输车辆通行时的结构荷载效应及安全状态,通过运用Midas Civil软件建立装配式空心板桥梁格模型,利用梁格法建模中虚拟横梁高度折减系数αh变化来模拟单板受力现象,分析结果表明,当αh=70%时,单板受力梁板结构计算值与大件运输车辆通行跨中实测挠度值吻合。提出了挠度预警值的设定思路,对比单板受力前后荷载效应与结构抗力,单板受力后,单片板中活载效应产生的跨中弯矩增加约10%,部分板的效应组合大于抗力值,同时最大实测挠度达到预警值,结构处于不安全状态。本文为同类结构的分析评价提供依据。     

体外预应力加固在役简支梁桥变形分析

根据体外预应力加固在役梁桥实例,分析了在预加力和活载作用下单片梁的结构变形,给出了相应的变形计算公式,探讨了体外预应力加固桥梁的挠度横向分布规律及变形计算方法,试验结果表明,理论计算变形值与试验测试结果相吻合。     

中小跨径桥梁挠度监测数据的分析与应用

为挖掘中小跨径桥梁挠度监测数据的价值,研究了桥梁挠度监测数据的处理方法,提出了基于挠度监测数据的桥梁性能评价流程,并在一座装配式预应力T梁桥的监测项目中进行了应用。结果表明,监测周期内T梁最大挠度远小于荷载试验结果和规范限值;挠度概率分布与对数正态分布吻合较好,以荷载试验结果作为抗力标准的桥梁刚度可靠度指标大于3.0;各T梁实际冲击系数均值高于理论计算值,且呈现从超车道向应急车道方向依次增大的规律,冲击系数的概率分布不拒绝服从于广义极值分布;挠度沿横桥向变化曲线基本呈直线,变化规律与刚性横梁法的理论假定基本吻合;各T梁实际荷载分担系数明显小于理论横向分布系数,桥梁表现出较好的整体性。     

装配式大跨度预制T梁存梁期间上拱挠度分析

预制梁因其在预应力作用下梁体将上拱,加上收缩徐变的作用,在存梁的过程中,梁体上拱将继续增大,影响梁的后续工序施工和外观质量,造成桥面铺装厚度达不到规定要求,降低梁的使用寿命.装配式大跨度预应力混凝土T梁预应力水平较高,预制时反拱值较大,存梁过程中的变形控制不容忽视.文章通过对存梁期影响梁体上拱的预应力松弛、混凝土收缩徐变等影响因素进行分析,提出针对性的应对措施,为同类工程提供借鉴.     

梯度锚固预应力NSM CFRP板条加固梁破坏模式与影响因素试验研究

为探索梯度锚固预应力表层嵌贴(Near Surface Mounted,NSM) CFRP板条加固梁的破坏模式,完成了1片普通预应力和7片梯度锚固预应力加固梁的弯曲性能试验,研究了端部梯度锚固设置、加固长度、混凝土保护层厚度和钢筋表面特性对结构力学性能的影响,分析了加固梁的破坏模式、特征荷载、延性、预应力和外荷载作用下...     

节段胶拼箱梁静载试验研究

针对某铁路桥为非标准轨距、非标准活载的节段胶拼预应力混凝土箱梁的结构特点,开展了静载试验以验证节段梁在试验荷载作用下的力学性能,检验梁体的性能指标。试验结果表明：梁体在最大控制荷载作用下,未发现受力裂缝;实测箱梁在静活载作用下最大挠跨比为1/3613;梁底实测最大压应力减小值小于理论计算值,说明节段胶拼不会成为结构的薄弱部位,结构抗裂性、梁体刚度和箱梁底部应力与设计期望值相符,且结构设计具有一定的安全度。本试验方法通过现场荷载试验数据验证理论模型,具有结果准确、效率高的特点,为类似节段预制胶拼箱梁设计和施工提供实践经验。     

饱和软土地区束合管幕结构受力性能足尺试验研究

为降低地下工程建设对城市地面道路、管线、建（构）筑物的影响，改善管幕法修建的地下通道结构受力，提出一种依托横向预应力的新型地下结构形式——地下束合管幕结构。基于工程需求，针对该束合管幕结构开展1/4结构的足尺试验研究，以探究束合管幕结构在设计工况、超载工况下的变形响应。结果表明： 1）结构变形发展可以分为弹性受力阶段与非线性阶段2个阶段； 2）束合管幕结构的薄弱位置在结构顶部1/4跨的结合缝处，结合缝脱开是关键点，脱开应力为2.106 MPa； 3）束合管幕结构能够承受2倍的设计埋深对应荷载而不出现任何脱开，当结合缝脱开后结构刚度降低60%，同时，在4倍设计埋深对应荷载下，结构未破坏且仍具备承载能力； 4）在超载工况时，预应力应变增量与结构竖向挠度之间几乎呈线性比例关系。     

预应力TRM加固混凝土梁最优预应力计算方法

为了扩大纤维织物网增强水泥聚合物砂浆加固技术(TRM)在钢筋混凝土梁加固上的应用范围,深入研究预应力TRM的力学机理,探索纤维预应力的合理取值范围,提高加固设计计算精度。基于预应力TRM加固混凝土梁模型试验与非线性损伤数值试验交互验证,对比分析了原结构和加固结构承载全过程力学机理,在参数影响规律研究的基础上,建立了分析模型,提出了计算方法,得到以下结论：预应力TRM可以有效改善被加固梁截面的受力状态,提高纤维材料强度的利用率;随着纤维预应力的增大,被加固梁承载力存在一个极值点,此极值点对应的纤维预应力即为最优预应力。最优预应力率并非定值,它随纤维加固量的增大而增大,随混凝土强度的增大而减小,初始荷载对其影响可以忽略。以受拉钢筋屈服、受压混凝土压溃、TRM达到设计强度,即3种材料强度均得到发挥,为最优破坏模式,给出的预应力TRM加固混凝土梁正截面承载力的计算方法及其参数优化后的简化计算公式,并进行了精确性验证,可直接应用于设计计算。研究揭示了TRM加固混凝土梁最优预应力的力学机理,提出了可直接应用预应力TRM加固混凝土梁的计算分析方法。     

锚下有效预应力安全性富余度研究

通过有限元分析预制T梁在不同欠张拉状态下的受力性能,确定预应力结构处于安全状态时临界值;通过足尺寸（25 m）T梁试验,分析其在荷载作用下的应变和挠度,通过实测值与理论值的比较,表明结构处于安全状态时临界值的可靠性;比较临界值与锚下有效预应力取值合理范围,得出锚下有效预应力安全性富余度。     

大跨度连续梁悬臂施工线形监控与合拢顺序优化

该文介绍了大跨度预应力混凝土连续梁挂篮悬臂浇筑法施工时梁体的线形监控。利用数值模拟的方法,分别计算出了桥梁在恒载作用下的累积位移、活载位移,给出了梁体的预拱度,通过误差分析和施工状态预测对计算模型进行修正。以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两端标高的相对偏差不大于规定值,保证桥梁成桥线形符合设计要求。考虑了合拢顺序对施工阶段变形产生的影响,相应优化了合拢方案,为类似连续梁合拢施工方案的选择提供了参考。     

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.     

机制砂混凝土在C50预制T梁中的应用研究

依托实际工程,使用机制砂进行了C50T梁混凝土的配合比设计,并通过静载试验检测了机制砂混凝土T梁的力学性能。研究结果表明,通过控制原材料质量和配合比优化,使用机制砂完全可以配制出性能优良的T梁混凝土,且机制砂混凝土T梁的结构受力满足设计要求,在所施加载荷作用下始终处于弹性工作范围,具有较高的载荷和抗变形性能。     

拉脱法检测技术-时间及温度效应修正

预应力钢绞线张拉完成后，有效预应力会受时间及温度的影响而发生变化。为了准确揭示锚下有效预应力在温度和时间影响下的变化规律，提高拉脱法检测技术在实际工程中的测试精度，进行了时间效应和温度效应的试验研究。当钢绞线张拉时，在锚下放置压力传感器（可同步采集温度数据），对不同跨度、不同截面形式预制梁中的钢绞线进行锚下有效预应力及温度的实时动态监测。其中长期试验（1个月）40束，短期试验（72 h）27束，分别用于分析温度及时间效应对于锚下有效预应力变化的影响，并对大量的测试数据进行数理统计分析。研究结果表明：500 h前，锚下预应力存在整体的衰减趋势，且出现类似正弦波的变化，该变化由温度变化导致，相比时间效应，温度对锚下有效预应力的影响较小；500 h后，预应力的衰减趋势减小，处于相对平稳状态；48 h内，不考虑温度影响，67根钢绞线的衰减规律存在一定离散性，且离散性随时间的增长而增大；每组钢绞线预应力残余率在48 h内均服从威布尔分布。研究得到的锚下有效预应力温度和时间效应修正公式可对实际桥梁工程检测中拉脱法的测试结果进行温度和时间修正。