国内外钢筋混凝土桥墩地震作用下抗剪计算方法对比

为了探讨国内外钢筋混凝土桥墩在地震作用下抗剪计算方法的不同,对比分析了国内外公路和铁路桥梁抗震设计规范相关条款.通过有限元截面应力分析软件Xtract对6组钢筋混凝土桥墩模型进行了计算分析.结果表明：相对于实测值,7种规范关于钢筋和混凝土共同提供的抗剪能力计算值是安全可靠的.建议墩柱的计算宽度应采用核心混凝土尺寸,不应单纯地以一个保守定值来衡量位移延性及轴向压力对混凝土抗剪能力的影响,应动态地把这两个因素考虑进去.     

考虑粘结滑移的锈蚀梁非线性解析解及其应用

通过将锈蚀钢筋混凝土梁视为由锈蚀钢筋和混凝土组成的存在粘结滑移的组合梁,以锈蚀钢筋与混凝土之间的变形协调条件为依据,引入反映锈蚀钢筋混凝土力学性能的本构关系和锈蚀钢筋与混凝土之间的粘结-滑移本构关系,推导出以纵向受拉钢筋拉力N表达的锈蚀钢筋混凝土梁非线性微分方程.通过求解该微分方程,给出了考虑粘结滑移的锈蚀钢筋混凝土梁非线性解析解,以该解析解为基础,给出了以锈蚀钢筋混凝土梁特征值～λ表达的截面协同工作系数理论表达式,通过对影响截面协同工作系数几个因素的讨论,获得了截面协同工作系数随～λ变化的规律及取值范围,得出了一些有益结论.     

约束混凝土墩柱截曲率延性分析

本文利用钢筋以及约束混凝土的应力-应变关系曲线,采用"条带法”计算约束混凝土墩柱截面的弯矩-曲率关系,从而得出约束混凝土墩柱的截面曲率延性系数同轴压比、弯矩、箍筋的关系,为钢筋混凝土墩柱的延性抗震设计提供依据.     

圆钢管混凝土桥墩弯矩-曲率关系分析

依据2个常用的钢管混凝土材料本构模型,采用纤维模型法编制了MATLAB计算程序,以分析钢管混凝土桥墩的截面弯矩-曲率关系.理论计算得到的弯矩-曲率关系曲线与国外学者进行的实验结果吻合较好,表明程序具有良好的适用性.并进一步分析了套箍系数、轴压比对钢管混凝土桥墩弯矩-曲率关系的影响.     

侧向荷载下钢筋混凝土圆形桥墩抗裂性能研究

在分析钢筋混凝土构件抗裂性能材料力学原理的基础上,对比研究了截面抵抗矩塑性影响系数γ的计算方法和取值;考虑混凝土截面开裂时截面高度对其塑化系数α影响,根据圆形截面上力和力矩的平衡原理,推导了圆形钢筋混凝土桥墩在横向静载作用下的压弯模型开裂荷载计算公式;基于撞击荷载作用下材料动态本构关系,提出桥墩动态抗裂性能分析模型与开裂荷载计算方法;通过钢筋混凝土圆形桥墩模型的侧向静载及撞击试验对该方法和计算公式进行了验证,并讨论了轴向力对钢筋混凝土圆形截面抗裂性能的影响。     

锈损钢筋混凝土结构截面刚度衰变分析

针对钢筋锈蚀导致的钢筋混凝土截面刚度衰变问题,基于Python语言,开发截面刚度非线性仿真程序,建立无损伤截面与损伤截面二维数值模型;分别考虑混凝土强度、截面尺寸与材料劣化导致的钢筋屈服强度降低、钢筋截面面积减小和混凝土截面损伤等问题,开展无损伤截面与损伤截面的弯矩-曲率关系计算分析,提出了考虑锈蚀率、混凝土强度与配筋率的截面刚度退化实用计算模型。研究结果表明:混凝土强度和截面尺寸影响无损伤截面刚度,截面尺寸相对刚度的影响更明显;钢筋锈蚀对损伤截面刚度的影响极为显著,随着锈蚀率的增加,截面开裂时和钢筋屈服时刚度不断减小,且开裂、破坏阶段提前发生;刚度退化实用计算模型可为钢筋锈蚀损伤混凝土结构性能检测评定提供参考。     

增大截面法在火损桥梁加固中的应用

火灾的高温会造成桥梁钢筋混凝土的强度和弹性模量等力学性能降低,混凝土和钢筋的粘结强度降低,桥梁承载能力下降,最终影响道路的安全运营。文章结合工程案例介绍火损桥梁的现场调查检测并进行了剩余承载能力评估,最终采用增大截面法加固维修,为类似遭受火灾桥梁的加固维修提供参考。     

海水中钢筋混凝土桥墩承载力分析

在海水环境中,由司:海浪及氯离子和硫酸盐的影响,使钢筋混凝土桥墩产生非均匀性腐蚀和损伤,再加上非均匀温度效应使桥墩处于偏心受压状态.因此,桥梁结构承载力分析除考虑材料的性能衰减、混凝土剥蚀和开裂,以及钢筋锈蚀等因素外,还要考虑钢筋非均匀锈蚀和保护层剥离的影响.文中利用结构分析软件考虑混凝土非线性和剥蚀及钢筋锈蚀,对钢筋混凝土桥墩的承载力进行非线性有限元分析.将计算结果与实测数据对比.分析结果显示:钢筋的锈蚀率和混凝土保护层开裂程度呈正比关系,但桥墩承载力降低很快,因此,当产生过宽的顺筋裂缝时,应及时采取修复措施.     

锈蚀钢筋混凝土桥墩抗震性能数值模拟

锈蚀钢筋混凝土桥墩处于抗震不利状态,因而其抗震滞回性能研究尤为重要。笔者从钢筋截面积减小、屈服强度降低以及钢筋和混凝土黏结性能退化等方面,进行了锈蚀钢筋混凝土结构性能退化机理分析,通过建立锈蚀钢筋混凝土桥墩有限元模型,分析了桥墩在反复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线和耗能性能随锈蚀率的变化,结果与试验吻合较好,证明了模拟锈蚀钢筋混凝土桥墩滞回性能的有效性。     

钢筋混凝土框架小震时程可靠度参数敏度分析

采用时程可靠度算法，对小震作用下影响钢筋混凝土框架抗侧向变形能力时程可靠度及其梁、柱单元承载能力时程可靠度的结构参数随机变量进行了敏度分析，并讨论了地震地面运动加速度切口随机变量相关系数的影响，结果表明，构件截面尺寸、层质量、配筋率和钢筋强度变异对框架梁、柱承载能力时程可取指标影响较大；钢筋混凝土弹性模量、构件截面尺寸和阻尼比变异对框架抗侧向变形能力时程可靠指标有较大影响．     

高强钢-混凝土组合梁受力性能分析

为研究高强钢-混凝土组合梁中结构几何参数及材料强度对组合梁受力性能的影响,建立了14组构件在跨中两点对称荷载作用下的有限元数值模型,对其受力性能进行了分析。分析结果表明:在承载能力极限状态下,钢梁的贡献占竖向抗剪强度约77.0%;在弹性与塑性阶段,不同材料强度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为79.5%和28.0%;在塑性状态下,不同混凝土板横向配筋率和宽度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为62.1%和53.3%,不同材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率和厚度的组合梁的最小与最大纵向滑移量比值分别为25.0%、41.9%、63.2%、70.7%。可见,提高钢梁强度或增大钢梁尺寸可显著提高组合梁竖向抗剪能力;材料强度对组合梁弹性工作阶段的跨中挠度影响较小,混凝土板横向配筋率及其宽度对塑性状态下跨中挠度有较大影响;弹性工作阶段材料与几何参数对组合面滑移的影响不明显,塑性状态下材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率及厚度对纵向滑移影响较大。     

纵向初应力作用下圆钢管混凝土轴压短柱受力机理

应用连续介质力学,确立钢管在纵向初应力作用下的圆钢管混凝土同心圆柱体钢管和混凝土受压时的计算模型,推导了初应力作用下的钢管混凝土组合弹性模量计算公式和组合应力-应变关系全曲线的表达式,分析了不同初应力系数下钢管混凝土加载过程中的钢管轴向应力-应变关系、环向应力-应变关系以及核心混凝土的轴向应力-应变关系、径向应力-应变关系的变化情况,探讨了初应力系数对钢管混凝土力学性能的影响。分析结果表明:随着钢管纵向初应力的增大,核心混凝土的纵向刚度、径向压应力、纵向强度与钢管环向拉应力也有所降低,而相应的钢管纵向压应力有所增加,套箍约束作用和极限承载力也有所降低,但对组合弹性模量影响不大。     

扩大截面加固轴心受压圆截面短柱承载力计算

轴心受压圆截面短柱因承载力不足而采用扩大截面法进行加固,为了研究加固柱的破坏界限和正截面承载力,根据结合面处混凝土受力平衡,通过数值迭代解法求出加固柱的径向应变,从而按三向受压计算旧混凝土的纵向抗压强度;新混凝土按环向受拉、纵向受压计算抗压强度。当外包新混凝土达到拉应变极限时,外包混凝土开裂,加固柱达到破坏界限。     

连续配筋混凝土路面早期裂缝

为了准确计算连续配筋混凝土路面早期裂缝的分布和发展规律,基于钢筋混凝土间粘结滑移的非线性本构关系,采用接触理论,建立了连续配筋混凝土路面在温度变化和混凝土干缩情况下的有限元刚度方程,得出了计算早期裂缝宽度和裂缝间距的有限元解。研究了混凝土抗拉强度、弹性模量的变化、施工季节、配筋率和钢筋直径等因素对连续配筋混凝土路面早期裂缝的影响。计算结果表明:混凝土抗拉强度与弹性模量随龄期的变化对连续配筋混凝土路面的早期裂缝在浇筑完成后28d内影响显著,随着龄期的增加逐渐趋于稳定,配筋率和配筋方式对早期裂缝的影响较大,为控制早期裂缝的发展,采用小直径多根数的配筋方式较为合理,且最好在秋季施工。     

复式钢管砼空心柱的抗压刚度

将复式钢管砼空心柱分成核心砼、内钢管和外钢管3部分,通过对核心砼进行轴对称柱体分析和钢管的薄壳分析,考虑核心砼和内、外钢管的径向位移和纵向应变的协调条件,建立了复式钢管砼空心柱抗压刚度EA的计算公式.同时分析了内钢管泊松比、外钢管泊松比、核心砼泊松比对构件抗压刚度、钢管与核心砼应力比的影响,得出了一些有益的结论.     

大跨钢-混凝土结合梁斜拉桥传力机理

为探讨大跨结合梁斜拉桥中钢主梁与混凝土板的传力机理,采用梁段模型试验与有限元数值分析相结合的方法,对观音岩长江大桥主梁的受力性能进行了研究.用有限元软件ANSYS建立标准梁段的空间有限元模型,对不同组合荷载作用下结合梁的应力分布进行了弹性分析;考虑材料的非线性特性和剪力钉荷载-滑移的非线性关系,对设计荷载组合下结合梁的力学行为进行了弹塑性分析.在此基础上,采用1:2的缩尺比例进行模型试验研究,测试了不同荷载组合下结合梁截面的应力.研究结果表明:在设计荷载组合作用下,混凝土板与钢主梁间的相对滑移较小,剪力钉能有效抗剪,保证结构整体受力性能的要求;结合梁截面应力基本满足平截面假定,钢主梁以抗弯为主,混凝土板承担较大截面压力.      

基于正交试验的钢纤维混凝土配合比优化

为了优化掺钢纤维混凝土配合比,采用正交试验法研究水灰比、早强剂掺量、钢纤维掺量、矿料级配等四个因素对掺钢纤维混凝土物理力学性能的影响规律。结果表明:矿料级配对混凝土的和易性影响最为显著,其次是水灰比;钢纤维的掺量是影响混凝土抗折强度的主要因素,并且抗折强度随着钢纤维掺量的增加而增加;影响钢纤维混凝土的抗压强度的主要因素是水灰比,且抗压强度与水灰比的大小成反比。     

圆钢管自密实混凝土纯弯力学性能

基于合理的钢材和核心混凝土拉压本构模型,利用截面分层法对钢管混凝土纯弯构件弯矩-曲率进行全过程分析,建立了钢管混凝土实用组合抗弯刚度、极限抗弯承载力等计算式和钢管混凝土组合梁单元弯矩-曲率全曲线实用计算方法,通过3根钢管自密实混凝土和1根钢管普通混凝土受弯构件的试验研究,考察了混凝土强度和含钢率对构件纯弯性能的影响。试验结果表明,受弯构件受压区钢管对混凝土产生约束套箍作用,受拉区钢管处于双向受拉应力状态,提高混凝土强度对提高极限弯矩作用不明显,而增大含钢率对提高极限弯矩作用较明显,并且与分层法相比,组合单元法在保证精度的前提下,减少了截面分层,提高了程序的计算速度。     

钢纤维混凝土配合比试验分析

影响铜纤维混凝土强度的因素很多,运用正交试验法对铜纤维混凝土的水灰比、钢纤维体积率、砂率与钢纤维混凝土强度的关系进行讨论,找到适合工程应用的钢纤维混凝土最佳配合比,并采用直观法和方差法对结果进行处理,得到适合工程需要的钢纤维混凝土最佳配合比。     

带管翼缘的钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为了研究带钢管混凝土上翼缘的钢-混凝土组合梁在静载作用下的抗弯性能,进行了组合梁静力试验,建立了组合梁有限元模型,进行了非线性静力变参数分析。基于钢材的理想弹塑性模型和圆形钢管约束混凝土模型,建立了正截面抗弯承载力理论分析模型。研究结果表明:新型组合梁满足平截面假定,抗弯承载力大,延性好,钢管内填混凝土与管壁无滑移;极限抗弯承载力随含钢率与钢材的屈服强度的提高而增大,管内填混凝土强度的提高对极限承载力影响不大,但可以显著提高其延性,因此,在新型组合梁设计过程中要考虑内填混凝土强度和上翼缘钢管屈服强度之间的匹配关系;极限抗弯承载力试验值与理论计算值的比值为1.07,说明理论分析模型偏于安全。