二次预应力组合结构试验研究

为了解决预应力混凝土结构中反拱过大的问题，提出了二次预应力组合结构的新概念；基于线性徐变理论和变形协调原理，推导了二次预应力组合结构的内力重分布计算公式；在此基础上，进行了二次预应力组合结构和常规预应力梁的对比试验，并进行了大量的数值计算和分析，得到了结构内力重分布结果和变形结果。试验结果和理论分析均表明：二次预应力组合结构可大大改善反拱过大等问题，值得进一步推广。     

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.     

预应力混凝土梁徐变及其可靠性影响分析

徐变对混凝土结构有着重要的影响,尤其对于预应力结构,混凝土处于较高应力作用下徐变效应更为明显。本文对持续荷载作用下的预应力混凝土梁变形和预应力损失进行了试验,并基于混凝土徐变的B3模型和按龄期调整有效模量法,进行了梁变形和预应力损失的数值模拟计算,计算结果与试验数据对比表明该模型对预应力混凝土梁的徐变计算适用。通过对徐变数据库统计分析,给出混凝土徐变参数的变异系数,并在此基础上计算了徐变对预应力混凝土梁的可靠度影响。结果表明梁体挠度的可信区间的范围前期较后期小,梁体的变形在后期取值范围比较大,从而增加了梁失效的可能性。     

剪切变形对预应力结构变形的影响

对大跨度预应力混凝土箱梁结构,剪切变形对总的变形和徐变有明显影响。预应力箱梁结构的变形计算应采用Timoshenko梁模型或近似方法计入剪切变形的影响,从而提高变形计算的精度。     

预应力混凝土组合梁徐变应力重分布

预应力混凝土组合梁中，先、后浇注的混凝土的龄期和应力水平不同，两部分的徐变变形相互制约，将导致应力重分布，如何计算此效应，一直是一个空白。基于平截面变形假定和线性徐变理论，建立了预应力混凝土组合梁徐变应力重分布的计算理论和公式，供设计参考。最后以预应力混凝土组合T梁为例，分析了徐变应力重分布效应。     

PC连续梁应力水平与长期变形特性

预应力混凝土梁的长期变形与应力状态密切相关.研究表明,梁体应力水平越高,其跨中长期变形与现行规范计算值间的差异越大.针对影响预应力混凝土梁桥长期性能的各主要因素,包括混凝土的收缩、徐变及预应力损失等,进行试验研究,对现行规范关于预应力混凝土梁长期性能计算的方式进行验证,并采用徐变系数?(t,t0)的修正系数λ对其加以适...     

二次预应力连续梁的施工过程分析

根据二次预应力连续梁的施工过程,提出了施工阶段的应力和变形分析方法.通过对常规预应力连续梁的计算结果对比,可以看到二次预应力组合结构可大大改善反拱过大等问题.     

随机变温作用下徐变对预应力混凝土梁桥结构行为的影响

结合在自然环境条件下开展徐变试验和既有研究成果,对现有可考虑温度影响的徐变模型包括Fahmi提出的基于时间-温度等效原理的徐变模型、CEB-FIP(1990)模型、BP模型、B3模型和组合徐变模型进行比选,并将比选出的组合徐变模型应用于预应力混凝土梁桥的徐变效应分析中。假定徐变符合弹性徐变理论,基于初应变法解决了应用组合徐变模型进行桥梁结构徐变效应分析的问题。通过将基于组合徐变模型和依据我国公路04桥规分析得到的桥梁结构变形、应力和预应力损失结果进行比较,探究忽略实际变温对徐变影响可能导致的桥梁结构行为估算偏差。研究结果表明:考虑实际环境变温影响的徐变系数预测值与试验值更为贴近,现行徐变模型因未计入环境变温影响,可能低估了冬季和春季浇注混凝土的徐变,高估了夏季和秋季浇注混凝土的徐变;在考虑自然环境温度影响的徐变作用下,梁体下挠度可较规范值大约15.5 mm,截面应力与规范值的最大相对偏差约为10%,预应力损失可较规范值大约40%以上。随机变温作用下混凝土徐变,加剧了桥梁梁体持续下挠、混凝土开裂和预应力损失等问题。因此,在桥梁结构设计中推荐采用组合徐变模型计入实际环境变温对结构混凝土徐变行为的影响,从而为预应力束的合理布置与张拉控制、梁体预拱度的准确设置等方面提供参考。     

二次预应力连续梁的施工过程分析

根据二次预应力连续梁的施工过程，提出了施工阶段的应力和变形分析方法。通过对常规预应力连续梁的计算结果对比，可以看到二次预应力组合结构可大大改善反拱过大等问题。     

客运专线大跨度PC连续箱梁桥收缩徐变研究

预应力混凝土连续箱梁桥的结构形式因其具有结构变形小、整体受力性能好等优点而被广泛应用,但是在桥梁运营阶段,梁体会因桥梁设计及施工过程中考虑收缩徐变不足而产生裂缝和不同程度的下挠现象。为了考虑混凝土收缩徐变对结构性能的影响规律,该文以青弋江客运专线预应力混凝土单箱三室连续梁桥为背景,通过有限元分析软件Midas/Civil对收缩徐变引起的主梁挠度、内力、钢束预应力损失进行对比分析。结果表明:混凝土收缩徐变引起主梁挠度增大,对中跨跨中附近影响尤其显著,考虑收缩徐变影响后主梁挠度变化曲线与实测值吻合度较好;混凝土收缩徐变导致主梁内力重分布,在成桥后前3年影响速率较大,以后逐渐趋于稳定;混凝土收缩徐变引起的钢束预应力损失,在跨中附近影响程度较大,在桥墩处影响程度较小;收缩徐变效应在成桥3年时已完成绝大部分。     

西宁市南川申宁路大桥总体设计

以西宁南川申宁路五跨变截面预应力连续梁桥设计为背景,通过有限元分析得出,该项目五跨连续梁在次边跨范围内任意工况下不出现正弯矩,均为负弯矩,支点梁高较大,横梁横向不需要设置预应力,多跨连续梁预应力损失较大,计算时需要进行研究.由于支点处梁高较大,为保证桥梁在运营状态更好地工作,在支点一定范围内设置竖向预应力,作为桥梁的安...     

大跨径混凝土梁桥设计新思路

以大跨径预应力混凝土梁桥存在开裂、下挠过大等病害为对象,研究病害的主要成因和对策,试图探讨解决这些问题的设计新思路,即引入斜拉桥施工监控原理,对影响其应力、位移的主要因素,即自重、预应力摩阻损失、混凝土收缩徐变等进行施工和使用阶段的监控,并根据参数识别在施工阶段对预应力束进行股数调整,在使用阶段利用体内和体外备用束视监控情况进行内力调整,从而提高梁体的抗裂性能,达到有效预防混凝土梁桥常见的梁体开裂、跨中下挠过大等病害,文中对珠江大桥的设计做了简单介绍。     

体外预应力加固混凝土简支梁的试验研究

体外预应力结构相对于传统的体内预应力结构具有维护管理方便、预应力损失小、施工工期短等优点。因此,体外预应力技术广泛应用于已有混凝土结构的加固及维修。文章基于体外预应力加固技术的特点,采用室内实验模拟了实际工程中混凝土受弯构件的工作状况,对体外预应力转向器等对试验梁的影响进行了分析,指出了其破坏特征,为体外预应力加固桥梁提供了依据。试验证明,利用体外预应力技术加固混凝土简支梁桥,可以明显提高承载力及延性。     

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。     

新建预应力混凝土梁上拱度研究

对新建预应力混凝土梁徐变对上拱度进行了研究。通过研究可知,存梁控制前3个月徐变引起的上拱度变化值相对比较重要;为降低拼接时新旧桥的位移差,在不采取其他措施的情况下,建议存梁40 d（最多不能超过3个月）,以减小混凝土收缩徐变对起拱的影响;分批张拉预应力筋及预压主梁对控制拼接时对新桥的总上拱度有一定效果,预压主梁的效果较为明显,拼接后的徐变位移差都很小,影响也很小;采用存梁40 d的方法,可轻松地满足施工工期安排的时间,不需采取分批张拉预应力筋及预压主梁的措施,也可达到控制结构上拱度的目标。     

城市轨道交通上跨铁路特大桥方案研究

武汉轨道交通7号线北延线工程上跨铁路桥需跨越多股铁路，受天河机场限高等因素影响，主桥设计为（86+2×156+86）m预应力连续梁桥。设计中通过增加梁高、调整预应力钢束布置减少梁体残余徐变变形，采用二次张拉竖向钢绞线预应力体系改善主梁腹板抗裂性能。为减小施工对既有铁路的干扰，采用转体施工方案，转体吨位达15 000 t。邻近铁路的基坑采用隔离桩支护，基坑开挖和桥梁施工各阶段既有铁路路基附加沉降均满足规范要求。     

大跨径梁式桥的主要病害

论述了预应力混凝土大跨径梁式桥的两种主要病害,一是跨中下挠,二是梁体开裂。分析了跨中下挠、垂直裂缝、斜裂缝、纵向裂缝的原因,并叙述了预防对策。这些对策主要是:梁有足够的正截面和斜截面强度;设计中要控制恒载挠度(包括徐变挠度)在一个较小值;在梁纵向两悬臂端施加水平力对顶后合龙;三维分析箱梁主拉应力并布置预应力束;预留体外备用钢束;混凝土加载龄期不小于7天;竖向预应力应两次张拉以保证有效预应力。     

弧形底宽箱梁横向预应力空间作用效应分析

以上海市中环线工程为工程背景,讨论了宽跨比较大的弧形底单箱多室箱梁在横向预应力作用下的受力特性。建立空间有限元模型,分析横向预应力的空间效应,分别讨论了横梁和顶板中横向预应力对结构的影响,最后得出箱梁横向应力沿结构纵向和横向的分布规律,供设计人员参考。     

具有体外预应力索的快速施工群钉式钢-混组合小箱梁自振特性分析

为了明确体外预应力索对快速施工钢-混组合小箱梁自振频率的影响,基于铁木辛柯梁理论和组合梁相对滑移对典型梁段及群钉的变形与受力进行了分析,同时,引入平面内梁体预应力变化量与振动位移之间的关系,运用达朗贝尔原理导出其平衡方程组,针对3种典型的体外预应力束布置型式给出快速施工钢-混组合小箱梁动力特性分析的解析公式,并将所提出方法的理论值与有限元数值分析进行了比较。在此基础上,详细分析了预应力筋布置位置(偏心距)、预应力筋初始应力大小、钢梁与混凝土板间抗剪连接刚度等参数对结构动力性能的影响。研究结果表明:所提出的方法及公式在分析体外预应力快速施工组合梁的动力特性方面具有较高的精度,其最大误差不超过2%;同时,在不考虑预应力对组合梁相对滑移影响的情况下,体外预应力筋初始应力的大小及抗剪连接刚度对结构本身的动力特性影响很小,最大不超过1%,可忽略不计;而预应力索布置的偏心距对结构自振频率影响相对较大,尤其是在低阶其频率约增加4%。因此,在实际工程中,使用体外预应力快速施工钢-混组合小箱梁或者采用体外预应力进行加固维修时,除应满足静力设计要求外,必须考虑偏心距对结构动力特性的影响。