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...     

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。     

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。     

预应力混凝土梁管道注浆质量的频率检测法研究

基于Ansys模拟计算,分别对预应力混凝土梁在钢绞线注浆和没注浆两种情况下,当钢绞线受到张拉力时对整个梁体的频率影响进行分析研究,发现预应力混凝土梁在钢绞线注浆之后一阶频率比无注浆状态下有50%左右的变化量,之后随着张拉力的增大,梁体的各阶频率仍成上升趋势,但是改变量非常小。验证了Clough的受轴力作用的梁体频率变化理论,提出了基于梁体频率变化的注浆与否的无损检测方法。     

预应力混凝土空心板梁火灾损伤特性研究

为探究火灾对预应力混凝土空心板梁受力性能的影响机理,制作10片跨径13 m的预应力混凝土空心板梁进行火灾模拟试验和火灾后的静力加载试验,分析火灾过程中及火灾后的试件状态、梁体内部温度及火灾后的剩余承载能力.结果表明:火灾初期梁体受火面混凝土会随机性爆裂,爆裂削减了钢绞线的混凝土保护层厚度,导致钢绞线火灾中温度显著升高;...     

日照作用下钢管混凝土构件温度场实测分析

为研究日照作用下钢管混凝土构件截面的温度场,进行了钢管混凝土构件日照作用下的温度场测试,分析了日照作用下截面温度场的分布和变化规律。测试结果表明,日照作用下钢管混凝土构件截面温度场为非均匀场,圆心点的温度变化更多地受到东西向(日照方向)的影响;除圆心点外,截面沿径向的温度变化中,越靠近圆心温度变化越滞后于大气温度;在相同的日照条件下,横放构件的温度变化幅度大于竖立构件;向阳面温度变化大,背阴面温度变化小,横放构件截面最大温差大于竖立构件;截面径向的温差分布可用三次多项式来表示,竖立构件上午截面径向的最大温差和下午截面径向的最大温差相近。     

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。     

大跨径预应力混凝土连续梁桥温度场试验研究

为研究大跨径预应力混凝土连续梁桥在实际服役环境下顶板、腹板和底板随时间变化的温度分布状况,通过埋设传感器,对依托工程桥梁在日照作用下的温度场分布做了试验研究,结果表明:在高温、风速较小的天气情况下,箱梁混凝土温度变化不同步,从外到内依次延后,温度达到极值的时间依次滞后;混凝土的内部温度变化情况最小,箱梁底板和顶板位置会出现竖向温差,腹板位置会出现横向温差,并且竖向温差也会出现在沿腹板的竖向位置。     

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。     

近场爆炸时预应力混凝土梁体抗爆分析（双语出版）

为了研究预应力混凝土梁在爆炸荷载下的动力响应、破坏模式以及不同预应力条件对结构抗爆性能的影响，结合流固耦合理论，采用LS-DYNA有限元软件建立预应力混凝土梁实体模型，开展不同炸药条件，不同预应力度和不同爆心位置条件下的预应力混凝土梁体结构抗爆分析。结果表明：①混凝土梁体的破坏模式随炸药当量的增加而变化，小当量炸药条件下，混凝土梁体表现为传统的受弯构件，随着炸药当量增加，梁体迎爆面出现压溃破坏，继续增大炸药当量，梁体迎爆面压溃引起的混凝土剥离面积和深度增大，导致截面抗压能力减弱，梁体由适筋设计的塑性破坏转为脆断；②当中等炸药当量在梁上方爆炸时，按抗弯要求设置的预应力效应能提高抗爆能力10%左右，反之，当其在梁体下方爆炸时，由于预应力效应的不利叠加会导致梁体抗爆能力明显下降；③对于同等炸药当量条件下沿梁跨径方向不同位置的爆炸，跨中爆炸时梁体受力最为不利，爆点位于支座处梁体上方时，由于支座的边界约束作用，梁体动力响应和损伤较小；④同等炸药当量条件下，爆心相对梁体上下位置的改变将引起预应力混凝土梁体破坏模式的改变；⑤灌浆对预应力混凝土梁体的抗爆性能影响不明显，有黏结预应力和无黏结预应力混凝土梁体在不同爆炸荷载作用下表现出相似的动力特性和力筋应力增量变化规律。     

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.     

混凝土箱梁竖向预应力孔道对截面削弱的影响初步研究

预应力混凝土连续（刚构）箱梁桥设置竖向预应力筋是为了减少和控制腹板主拉应力、防止开裂,然而在设置了竖向预应力后,箱梁腹板开裂现象仍然普遍存在。竖向预应力难以达到设计要求是导致腹板开裂主要原因之一,该文主要在不考虑应力集中的前提下,研究竖向预应力孔道灌浆问题对竖向预应力效果的影响。对常张高速沅水大桥进行变截面箱梁腹板应力分析,得到竖向预应力孔道削弱对腹板应力水平的影响,并采用等效主拉应力增量法对腹板竖向预应力进行折减分析。该文研究表明：箱梁腹板竖向预应力孔道灌浆不理想,将会引起截面抗剪刚度、抗弯刚度及抗压刚度的削弱,从而导致主拉应力σzl增大及竖向预应力作用的折减,势必将对结构安全造成不利影响。     

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32m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。     

混凝土强度准则在桥梁结构竖向预应力设计中的应用

介绍一种在多轴复杂应力状态下的混凝土强度准则，即双剪强度三参数准则模式，结合预应力混凝土梁斜截面抗剪强度研究，分析混凝土在双轴应力状态下强度提高和预应力混凝土梁斜截面抗剪强度提高问题，提出考虑混凝土强度提高的竖向预应力计算公式。     

先张PC梁快速施工引发的超量预应力损失研究

先张预应力混凝土(PC)梁通过长线法张拉、蒸汽养护、早龄期放张实现快速施工,但在此期间超量预应力损失相伴而生,显著影响梁体的抗裂性能。为研究超量预应力损失的额度和效应,以某线路先张PC简支梁桥为背景,对1组(3榀)快速施工的先张梁进行预应力监测,并建立有限元模型分析超量预应力损失下梁体抗裂性能的退化。结果表明：长线法张拉导致摩阻预应力损失沿纵向累积,摩阻预应力损失超量46～115 MPa;相比自然养护,蒸汽养护使钢绞线温差预应力损失平均超量50 MPa;早龄期放张时混凝土弹性模量不足,导致弹性压缩预应力损失超量40 MPa;快速施工过程中,预应力损失累计超量153 MPa,致使梁体的抗裂性能下降11%。建议通过改换滚轮式转向器、调整蒸汽养护制度、延后放张等方法优化施工工艺,从而在实现快速施工的同时,保证结构的安全性、适用性、耐久性。     

大跨度PC桥竖向预应力设计探讨

介绍了一种在复杂应力状态下的混凝土强度双剪三参数准则模式,结合预应力混凝土梁斜截面抗剪强度研究,分析预应力混凝土在双轴应力状态下强度问题,提出考虑混凝土强度提高的竖向预应力计算公式。     

折线先张梁桥结构行为研究Ⅰ:设计和施工

为了缓解城市交通压力,在既有公路线路的基础上,设计建造了以折线先张梁、大悬臂盖梁和中央墩为主体的桥梁结构。介绍了该桥梁结构的施工工艺,并针对其关键技术展开试验,研究了梁体适用的养护方式、梁端混凝土对钢绞线的锚固性能以及梁体的锚固预应力损失。结果表明,养护剂养护更有利于提高施工效率;梁端混凝土对钢绞线的锚固性能良好;梁体的锚固预应力损失与端部区域的反摩阻有关。     

基于锚下预应力检测结果的张拉施工质量控制

预应力在工程建设中被广泛应用,对其施工质量的控制十分重要。公路桥梁的预应力通常采用后张法进行施工,其张拉质量主要受控于钢绞线所受力值大小及不同钢绞线间力值差异。结合开展锚下有效预应力检测工作的情况,对预应力张拉施工的常见问题、注意事项等进行归纳整理;通过进行检测前后预应力张拉的质量情况,介绍检测工作在张拉质量控制中的应用效果。     

体外预应力高强混凝土薄壁箱梁试验研究

进行了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁从预应力钢绞线张拉到承载力极限破坏这一全过程的试验研究,研究了体外预应力损失及应力增量、跨中截面应力—应变分布以及跨中挠度和抗裂性能等问题。研究结果表明:体外预应力高强混凝土薄壁箱梁预应力损失实测值与现行规范计算值基本吻合,探讨了其截面受压翼缘有效分布宽度和体外预应力筋应力增量的变化规律,初步揭示了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁在混凝土开裂前和受拉非预应力钢筋屈服后混凝土受压翼缘存在不同的剪力滞效应,并提出了相应状态下的受压翼缘有效分布宽度系数。     

PC梁桥结构的钢绞线张拉问题及补救措施分析

以一座预应力混凝土斜梁桥和一座预应力混凝土弯梁桥的钢绞线张拉施工问题为例,针对张拉过程中出现的锚具回缩有效预应力损失、伸长量偏小力筋超张拉的问题,采用有限元数软件建立两座大桥的分析模型,详细考虑钢绞线现场施工状态,分析张拉施工问题对梁体结构的影响。分析表明:预应力混凝土斜梁施工过程中预应力筋伸长量小的问题可通过增大锚下控制应力改善,且对该现浇箱梁桥影响很小,结构在施工期间和设计规范确定的正常运营状态下是安全的,由于超张拉使用阶段预应力束的拉应力超过0.65fpk,但后续个别预应力束张拉控制应力按照不大于0.80fpk继续施工可行;预应力混凝土弯梁桥顶板4根负弯矩束的回缩对桥梁结构的正常使用极限状态有影响,造成斜截面抗裂验算超限,钢束的回缩使得这部分预应力筋的有效预应力减小甚至失效,造成该部位箱梁顶面最大主拉应力超过规范限值,可采取增加负弯矩区的有效预应力方式补救。