预应力碳纤维布加固混凝土圆柱预应力损失试验研究

为了研究预应力碳纤维布加固圆柱的应力损失情况,在恒温恒湿条件下进行了为期30 d的预应力碳纤维布加固混凝土圆柱预应力损失试验。试验考虑的影响因素包括:圆柱的直径大小、预应力大小、柱表面处理情况。试验得到了预应力碳纤维布的摩擦损失量和长期的应力松弛损失量,分析了各因素对碳纤维布预应力损失的影响,得出了预应力损失的发展规律,并提出了减小碳纤维布预应力损失的措施。试验结果表明:当预应力越大、圆柱直径越小、圆柱表面越粗糙,则摩擦损失越大;持荷初期碳纤维布应力松弛发展较快,12 h松弛率可达30 d松弛率的51%以上,之后逐渐趋于稳定;碳纤维布表面涂胶情况下的预应力松弛量较不做处理的情况小;圆柱直径越大、预应力越大,碳纤维布应力松弛率越低。预应力碳纤维布的松弛量和有效应力随圆柱直径及预应力度的增大而增大。摩擦损失占预应力总损失76.4%以上,碳纤维布应力松弛损失相对较小,占总损失的9.9%~23.6%。对加固圆柱表面及碳纤维布表面涂胶可有效减少预应力损失。增大预应力度,可提高碳纤维布有效预应力。试验结果对预应力碳纤维布加固柱的设计及施工具有一定的指导意义。     

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。     

浅谈钢绞线松弛试验和静载锚固试验技术要点

近年来,我国预应力混凝土技术发展迅速,预应力筋材料从早期的冷拉钢筋、冷拔钢丝,发展到目前大量使用的高强度低松弛预应力钢绞线,预应力新工艺的层出不穷大大促进了我国预应力混凝土设计与施工技术的发展。文章在总结了多年来进行预应力钢绞线松弛试验检测工作经验的基础上,对检测工作中经常遇到的一些问题如温度、力值和试验机夹具等进行了探讨。     

混凝土箱梁体外预应力筋应力增量的全过程试验研究

对体外预应力混凝土箱梁从预应力钢绞线张拉到构件破坏的受力全过程进行试验，重点研究了体外预应力混凝土薄壁箱梁在各级荷载作用下体外预应力筋应力增量的变化规律；在试验结果的分析基础上，确定了混凝土薄壁箱梁在不同受力阶段体外预应力筋应力增量计算方法，全过程分析结果与实测值吻合较好。     

预应力混凝土连续钢绞线张拉力施工控制计算分析

对预应力混凝土连续梁桥来说,预应力的施工控制是桥梁质量控制的关键环节,如何准确地控制锚下张拉力对桥梁施工质量控制有非常重要的意义。预应力混凝土连续梁桥的孔道摩阻系数、孔道偏差系数、钢绞线回缩量等参数的理论值与实测值存在较大偏差,如果在张拉施工时仍按设计值张拉钢绞线,可能造成预应力储备不足或超张拉等情况发生。对预应力混凝土连续钢绞线张拉力的施工控制进行了计算分析,研究了调整锚下张拉控制应力的计算理论。结果表明,孔道摩阻系数、孔道偏差系数、钢绞线回缩量等参数对预应力控制影响较大,预应力钢绞线张拉前应通过试验获得预应力张拉所需的各项控制参数,并通过计算分析得出钢绞线张拉所需锚下张拉控制应力。研究成果可为同类桥梁预应力钢绞线张拉施工提供借鉴。     

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.     

PC梁截面温度梯度对钢绞线预应力影响规律研究

该文以北京轨道交通燕房线01标高架区间30 m预应力混凝土简支箱梁施工为背景,开展锚下预应力、梁体温度的同步测试.基于梁截面不同高度温度实测数据,提出温度梯度分布模型,对温度梯度影响下钢绞线预应力变化展开研究:建立考虑截面温度梯度影响的数值模型,对梁体内的钢绞线预应力值变化量进行分析;将现场试验实测值及数值模型计算结果...     

人工气候下腐蚀预应力钢绞线的力学性能研究

为了研究腐蚀预应力钢绞线的力学性能,通过人工气候试验箱获取了腐蚀预应力钢绞线样本,进而开展静力拉伸和电镜扫描试验,分析腐蚀对预应力钢绞线屈服强度、极限强度、极限应变及弹性模量的影响,探讨腐蚀预应力钢绞线微结构和断口变化特征,并在此基础上建立了腐蚀预应力钢绞线本构关系模型。研究结果表明:腐蚀对钢绞线力学性能的影响随着腐蚀程度而逐渐发生改变。在腐蚀率较低的情况下,钢绞线的极限应变随腐蚀率的增加近似地线性降低,极限强度轻微下降,腐蚀对钢绞线弹性模量与屈服强度影响较小;当腐蚀率增大到临界值后,钢绞线的极限应变减少较大,具有明显脆性失效特征,但对弹性模量与屈服强度的影响依然较小。钢绞线轻度腐蚀时,其本构模型可用弹性-硬化双线性模型表征,当腐蚀率超过临界值时,其本构关系转变为单线性模型。     

施工阶段钢绞线摩阻损失变化规律探索

对钢绞线张拉理论精确伸长量和预应力损失之间的关系进行初步分析。在几个施工现场进行钢绞线逐级张拉试验，得出在较高锚下应力度下，实际摩阻损失与锚下应力大致呈线性规律变化。通过设置线性起始点偏差的阀值，来分析不同长度钢绞线的合理初应力起算点。通过分析伸长量偏差与预应力损失偏差的比值，初步得出伸预率比与钢绞线长之间的线性变化规律。     

松弛试验机校准不确定度评定

本文按照《松弛试验机校准规范》所规定的校准方法,对松弛试验机的两个关键指标力值的示值误差和位移值的示值误差进行不确定度评定。针对校准方法,建立了评定模型,尽可能全面的考虑了影响因素,为松弛试验机校准结果提供了不确定度评定的实例。     

考虑截面竖向温差影响下钢绞线锚下预应力变化研究

为研究梁体截面竖向温度分布对钢绞线锚下预应力变化的影响,对施工期25m预制箱梁开展温度和锚下预应力实时监测。对实测数据开展统计分析,研究了考虑竖向温差影响下预应力变化规律。结果表明,太阳照射方向对梁体混凝土竖向温度分布具有显著影响,向光侧混凝土竖向温度差值离散性大,背光侧沿截面高度方向温度分布较为均匀;温差和锚下预应力呈现典型的负相关特征;选取梁顶、底温差作为影响因素,得到考虑梁顶、底温差影响下的预应力变化率计算公式,规范中梁顶、底设计温差对钢绞线锚下预应力变化达到-3.51%。     

BFRPC与预应力钢绞线黏结-滑移本构模型

预应力钢绞线与玄武岩纤维活性粉末混凝土BFRPC(Basalt Fiber Reactive Powder Concrete)之间的黏结性能，对预应力BFRPC桥梁结构的抗弯承载力、裂缝控制、刚度等性能具有显著影响。为了明晰预应力钢绞线与BFRPC之间的黏结-滑移失效过程，通过中心拉拔试验研究了钢绞线直径和黏结长度对预应力钢绞线与BFRPC之间黏结性能的影响。深入探讨了黏结应力-滑移曲线特征、黏结强度及影响因素；建立了BFRPC与预应力钢绞线的分段式双线型线性黏结应力-滑移本构关系模型；综合考虑钢绞线螺旋缠绕特征与旋转滑移失效模式，修正了预应力钢绞线与BFRPC的极限黏结强度计算模型。研究结果表明：对于相同直径的预应力钢绞线，黏结长度每增加100 mm,初始黏结应力下降15%～18%,极限黏结应力下降20%～23%;泊松效应会削弱混凝土和钢绞线之间的握裹力，使得黏结强度与钢绞线直径成反比；钢绞线与BFRPC的黏结-滑移本构关系模型可有效区分拉拔损伤的线性段和滑移段；建立的极限黏结强度修正模型精度良好，误差控制在理论计算控制线两侧±8%以内。     

预应力束断后黏结性能退化试验与模拟研究

针对氯盐环境下后张预应力混凝土（PC）梁端锚区预应力束锈蚀断裂问题,该文采用电化学加速锈蚀试验得到3个端锚区预应力束断裂后的PC构件,开展静力拉拔试验,研究混凝土强度和箍筋直径对断后预应力束黏结性能的影响。结果表明：钢绞线黏结破坏始于拉拔端,并向自由端逐渐发展;提高混凝土强度等级和箍筋直径可提高预应力束与混凝土界面间的黏结性能。采用Abaqus软件对断后预应力束黏结性能进行数值模拟,结果表明：黏结-滑移的数值模拟结果和试验值变化规律一致,吻合度较高;混凝土和预应力束的应力云图表明：混凝土和预应力束的应力沿试件拉拔端向自由端折减,应力传递过程中伴随着应力损失。     

反拉法检测预应力钢绞线工作应力的模型试验研究

为了研究预应力钢绞线的锚下有效张拉力,基于模型试验,采用反拉法进行张拉力检测技术研究,阐明了反拉法检测预应力钢绞线工作应力的作用机理;通过2种方法获得预应力钢绞线工作应力,分别为张拉荷载-伸长量曲线中拐点和锚具与锚垫板脱开时刻的张拉力;进一步对张拉荷载-位移曲线转折区段的上、下限取平均值,进而获得预应力钢绞线工作应力。研究结果表明,当工作荷载约为极限荷载的75%时,检测误差在5%之内,满足工程检测要求。     

预应力筋非线性松弛对连续刚构桥的影响

基于前期研究建立的非均匀预应力筋松弛损失简化计算模型,以某跨越大渡河桥梁为研究对象,对预应力混凝土连续刚构桥进行主梁施工全过程应力和挠度变化数值模拟,分析由于施工控制不当引起的非均匀预应力筋非线性松弛对成桥线形和控制截面预应力度的影响。另外,通过改变预应力筋锚下有效预应力离散程度的大小来模拟预应力施工质量控制的变异,结果表明:预应力筋锚下有效预应力离散程度增大对预应力混凝土连续刚构桥主梁的预应力度和成桥线形均有直接负面影响。因此,在桥梁工程中应对其予以足够重视并针对性地采取预应力精细化施工控制措施。     

先张法U形梁预应力传递长度的试验研究

当前国内轨道交通工程中，U形梁预应力张拉工艺呈现出从后张法向先张法过渡的趋势。本研究依托南京至句容城际轨道交通工程，通过现场试验得到先张法U形梁预应力的传递长度，并与理论计算和相关规范结论进行对比。结果发现，预应力放张后每根钢绞线表面应力的分布规律基本一致，在距梁端超过一定距离后钢绞线应力变化趋于平缓；钢绞线表面应变测试得到的预应力传递长度结果与国内外规范计算值吻合度较高，但通过测试钢绞线附近混凝土的应变推定预应力传递长度的方法并不可靠。     

腐蚀预应力混凝土梁桥抗弯承载能力计算方法研究

为了评估预应力钢绞线腐蚀后的预应力混凝土梁桥工作性能,对除冰盐环境下先张法和后张法施工的预应力混凝土构件的抗弯承载能力计算方法进行研究。通过考虑多个影响因素,引入拉应力水平对钢绞线腐蚀速率影响系数kσ,建立先张法预应力混凝土结构的碳化深度预测公式;探讨后张法考虑腐蚀发生前混凝土保护层、波纹管及管内水泥浆结硬体对初始腐蚀的延迟影响;提出腐蚀预应力钢绞线的有效截面面积及腐蚀后预应力钢绞线强度计算公式,并在现行桥涵设计规范的基础上,建立预应力钢绞线腐蚀后的结构抗弯承载能力计算方法。最后,以郑州市航海路连接线跨南水北调总干渠的南水北调大桥辅线桥为例,对其在服役期内因筋体腐蚀引起的承载能力退化进行分析,验证该预测方法的可行性。     

沥青混合料的应力松弛性能试验方法研究

试验采用约束试件温度应力试验仪(TSRST)进行应力松弛试验，通过试验方法测得在不同温度下瞬时弹性模量，得到沥青混合料的松弛模量G(t)。由松弛试验中应力随时间变化的数据，绘制不同温度下的应力松弛曲线，其结果较好地模拟了沥青混合料的粘弹性性质。通过松弛试验结果表明Burgers模型只适合于描述短期，不适合于描述长时间下的松弛行为。     

预应力钢棒体系索塔锚固区力学特性研究

针对斜拉桥索塔锚固区传统钢绞线预应力体系存在布设复杂、预应力分布不均匀、锚下应力集中等问题,对采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区的力学特性开展了研究。以洛溪大桥拓宽工程主桥为背景,采用ANSYS软件分别建立了该桥预应力钢棒体系及传统钢绞线预应力体系索塔锚固区节段有限元模型,对比了2种预应力体系索塔锚固区在2种荷载工况下(完成预应力张拉但未张拉斜拉索和斜拉索张拉后)混凝土塔壁横桥向应力、顺桥向应力、第一主应力和第三主应力。结果表明：2种荷载工况下,无粘结预应力钢棒体系具有足够的压应力储备;与传统钢绞线预应力体系相比,无粘结预应力钢棒体系锚固区的应力水平较低,混凝土塔柱的应力水平沿高度方向更为均匀,采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区具有更优的力学性能。     

惠州下角东江大桥钢绞线孔道摩阻预应力损失的试验研究

为了保证惠州下角东江大桥施工中能够有效地施加索塔的预应力,必须进行索塔模型试验.文中根据该桥索塔足尺节段试验模型,进行了张拉阶段和锚固阶段等各种情况鲻下钢绞线预应力损失试验研究,探讨了钢绞线在锚垫板喇叭口处的转角θ对预应力损失的影响,给出了该桥预应力管道每米局部偏差对摩阻的影响系数k值和预应力管道壁与钢绞线间摩擦系数μ值.结果表明,θ值导致的钢绞线预应力损失占总损失的10%左右;<铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范>(TBl0002.3-99)和<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范)(JTG D62-2004)对k值的规定与试验结果相差较大;μ值的试验结果处于两种规范推荐值的下限.试验成果已应用于该桥索塔的预应力施工中.