预应力作用下简支箱梁桥的剪力滞效应分析

研究目的:为了研究箱梁桥在预应力作用下的剪力滞效应,以承受预应力作用的简支箱梁为对象,基于能量变分法,结合预应力等效荷载法,建立了直线、折线和曲线布束方式的简支梁在预应力作用下的剪力滞效应解析解。针对算例简支箱梁,研究3种布束方式综合作用下箱梁的剪力滞效应,并和有限元板壳数值解进行对比分析。以高速铁路10种典型标准设计整孔简支箱梁为例,研究直线、折线和曲线布束下跨中部位应力最大点处的剪力滞系数。研究结论:通过研究得出:(1)通过本文解析方法与板壳有限元数值解的对比表明,本文解析方法可以有效计算简支梁在预应力作用下的剪力滞效应;(2)对既有高速铁路简支梁桥,直线布束在跨中引起的剪力滞效应最小、其次为曲线布束、折线布束最大;(3)本研究成果对预应力混凝土箱梁的预应力设计具有理论借鉴意义。     

预应力对混凝土简支梁振动频率影响的试验研究

用后张法对混凝土简支模型梁施加纵向预应力，测试它们在不同预应力值作用下的自振频率和挠度。发现预应力的作用将改变混凝土简支梁的振动频率，其中基频变化规律明显，二阶、三阶频率变化规律复杂。预应力对三种截面形式简支梁基频的影响均随预应力作用的增大而增大，但增大规律不尽相同。研究表明，实测简支梁基频的方法可推算出简支梁的永存预应力，这一思路可应用于预应力混凝土结构的安全评估。     

贵广铁路大跨预应力混凝土连续梁端部局部应力分析

针对大跨度预应力混凝土连续梁端部预应力锚固区,探讨梁体局部应力分析时预应力钢筋的模拟方法,采用优化后的建模方法建立了三向预应力作用下的梁端锚固区的有限元模型,分析了梁端部锚固区的受力机理,结果表明梁端设计合理,分析方法可靠。     

无粘结预应力筋应力计算的能量法

以结构系统势能驻值原理为基础,提出了无粘结预应力混凝土超静定结构预应力钢筋应力计算的能量法。给出了无粘结预应力混凝土梁连续在均布荷载作用下无粘结预应力筋应力增量的求解过程,并与目前已有方法进行了比较,验证了按能量法求解的实用性。     

无粘结预应力混凝土超静定结构力筋应力增量计算的能量法

以结构系统势能驻值原理为基础,提出了无粘结预应力混凝土超静定结构预应力钢筋应力增量计算的能量法,给出了无粘结预应力混凝土连续梁在均布荷载作用下无粘结预应力筋应力增量的求解过程,与目前已有方法进行了比较,验证了按能量法求解的实用性.     

双向预应力箱式腹板槽型梁有限元数值模拟

结合两种有限元软件的特点,模拟双向预应力槽型梁的变形和受力分析.通过Midas Civil 2006,分别计算槽型梁在横向和纵向预应力作用下钢束的预应力损失,利用虎克定律推算出相应的应变;在Ansys中建立有限元模型,以初始应变模拟预应力的作用,分析槽型梁在纵向、横向和双向预应力作用下的受力与变形.     

无粘结预应力混凝土超静定结构力筋应力增量计算的能量法

以结构系统势能驻值原理为基础，提出了无粘结预应力混凝土超静定结构预应力钢筋应力增量计算的能量法，给出了无粘结预应力混凝土连续梁在均布荷载作用下无粘结预应力筋应力增量的求解过程，与目前已有方法进行了比较，验证了按能量法求解的实用性。     

桥梁拆除过程预应力残余作用效应研究

为研究桥梁拆除过程被切断的预应力束残余作用效应,建立三类不同预应力作用效应计算模型,分别为切断后预应力束剩余部分作用、切断后的预应力束传递长度范围外作用、切断后预应力束不作用,以此三类计算模型在各工况下的梁体变形情况与拆桥过程梁体实测变形进行对比,结果显示:拆桥过程考虑梁体切断后的预应力束残余预应力影响比较接近梁体实际受力状态,残余预应力值可近似按照先张法预应力筋的传递长度计算,即切断后的预应力束传递长度范围外作用。     

预应力对混凝土T梁振动频率影响的试验研究

测试预应力T梁在不同预应力值作用下的自振频率,发现预应力的作用将改变T梁的振动频率。其中基频变化明显,二阶、三阶频率变化规律复杂,基频随预应力作用的增大而增大。这就有可能通过实测T梁的基频推算出T梁的永存预应力,这一思路可应用于预应力混凝土结构的安全评估。     

预应力混凝土梁正截面疲劳抗裂性

本文根据预应力混凝土梁在等幅重复荷载作用下正截面疲劳抗裂试验的结果和国内外既有研究成果，提出了预应力混凝土梁在等幅重复荷载作用下正截面疲劳抗裂Ｓ－Ｎ曲线；讨论了区分Ａ类，Ｂ类部分预应力混凝土铁路梁的混凝土拉应力值。     

预应力混凝土箱梁日照温差效应分析

预应力混凝土箱梁在日照作用下引起温度变化,形成较大的温度梯度。我国现有桥梁规范中的温度梯度模式只是笼统地考虑地域、时间和桥梁具体形式的影响。分析研究太阳辐射对预应力混凝土箱梁温度场的影响,提出具体到某个桥梁的温度场计算方法和基于ANSYS软件的日照温差下的温度应力与变形计算方法。通过实例验证,得出预应力混凝土箱梁的日照温差效应采用ANSYS软件分析速度较快、结果准确等结论。     

预应力磨削工件表面残余应力的有限元分析

分析了在非预应力磨削及预拉应力磨削条件下工件表层残余应力的分布情况.首先应用非线性瞬态有限元法计算了工件在移动热源作用下的温度场;然后应用热弹塑性有限单元法计算了工件在热作用和磨削力耦合作用下的残余应力分布.计算结果表明预拉应力磨削能有效降低工件表层残余拉应力甚至可将残余拉应力转换为残余压应力,并分析了预应力磨削的作用机理.计算结果与实验结果基本一致.     

悬挂式曲线轨道梁纵向预应力受扭分析

悬挂式曲线轨道梁在自重及外荷载作用下受力复杂，纵向预应力作用下的结构受扭对体系预应力筋布置参数影响很大。为进一步研究预应力筋参数设置对曲线轨道梁扭矩作用的影响，通过截面尺寸500 mm×1 000 mm,曲线半径R=100 m的3×30 m悬挂式连续体系轨道梁为例，建立了PC轨道梁Ansys有限元模型，分别对不同设置方案下轨道梁各控制截面扭矩值、竖向弯矩和横向弯矩进行了分析，同时探讨了预应力筋布置位置参数的调整对轨道梁成桥状态下的扭矩影响规律。研究表明：纵向预应力筋布置参数对曲线轨道梁扭矩影响很大，通过轨道梁曲线内外侧纵向预应力筋梁端锚固点和弯起点位置的调整，可使轨道梁扭矩减小20%左右，同时对轨道梁横向弯矩的影响幅值最大能达到400 kN·m;在竖向弯矩方面会有小幅影响，但整体在规范容许范围内。本研究可为悬挂式轨道梁预应力筋的布置参数，尤其是在进行曲线轨道梁受扭设计时提供参考。     

分离模型预应力混凝土梁数值模拟

运用ANSYS进行空间曲线布筋的变截面预应力混凝土梁在静力荷载作用下的有限元全过程分析,并将计算结果与试验结果相对比。结果表明,数值模拟的荷载挠度曲线与试验结果吻合较好,此外计算的混凝土梁顶应变以及中和轴位置变化也较好地符合了预应力混凝土梁静载过程中的变化,说明该模型能较真实地反映静载下预应力混凝土梁的力学性能,为模拟实际工程中的预应力混凝土梁受力变化提供了可靠有效的方法。     

局部受热锈蚀预应力混凝土梁力学性能试验研究

随着我国基础建设的发展,大量混凝土桥梁在恶劣环境影响下发生腐蚀和老化,腐蚀桥梁结构的灾害破坏机理研究对桥梁结构的运营安全具有重要意义。为研究已经锈蚀受损的桥梁在局部受热状态下的高温力学性能,设计10根预应力混凝土梁试件。其中对照组的2根试件在常温下加载,试验变量为预应力筋初始应力,试验组的8根试件在高温下加载,试验变量分别为钢筋锈蚀、预应力筋初始应力、初始荷载。首先,基于电化学原理对4根预应力混凝土梁进行钢筋加速锈蚀处理,然后利用复合高温试验炉对8根预应力混凝土梁(4根锈蚀、4根未锈蚀)在跨中进行三面受火试验。最后,采用数值方法对局部受热预应力混凝土梁进行了仿真分析。研究结果表明：局部受热条件下,预应力混凝土梁的承载能力会发生明显降低,下降幅度约为11.3%～14.9%;钢筋锈蚀导致的混凝土开裂会对预应力混凝土梁的抗火性能产生不利影响,主要表现为2个方面,1)相同试验条件下,锈蚀后的试件预应力增量更大;2)锈蚀试件在局部受热条件下承载能力下降幅度更大,约为19.4%～21.9%;增大预应力筋的初始应力可以减小预应力混凝土梁在局部受热时的高温蠕变变形;局部高温作用下预应力混凝土梁对初始荷...     

预应力磨削工件表面残余应力的有限元分析

分析了在非预应力磨削及预拉应力磨削条件下工件表层残余应力的分布情况．首先应用非线性瞬态有限元法计算了工件在移动热源作用下的温度场；然后应用热弹塑性有限单元法计算了工件在热作用和磨削力耦合作用下的残余应力分布．计算结果表明预拉应力磨削能有效降低工件表层残余拉应力甚至可将残余拉应力转换为残余压应力，并分析了预应力磨削的作用机理．计算结果与实验结果基本一致．     

预应力CFRP板加固钢梁的承载力及预应力损失分析

在CFRP板对钢梁的加固工程中,通常采用预应力FRP技术和梁反拱预应力技术来充分发挥CFRP板高强度的性能。文章通过对采用这两种预应力技术的CFRP板加固钢梁(或混凝土—钢组合梁)进行受力分析,推导了计算加固钢梁弹性抗弯承载力的方法,并给出了计算承载力及所需CFRP截面面积的计算公式,计算中考虑了加固前负载的作用;提出了两种预应力法的有效预应力和预应力损失的计算方法;通过算例,讨论了各项参数对抗弯承载力及预应力损失的影响。研究结果表明,采用预应力加固技术比无预应力加固技术更进一步地提高了梁的承载力;两种预应力方法的预应力损失率是相同的;并且预应力损失率不随预应力大小而改变,仅受截面尺寸和材料性能的影响。     

三维强震下路堑高边坡预应力锚索加固分析

研究目的:基于FLAC~(3D)有限差分软件,通过建立路堑高边坡模型,分别从x,y,z三个方向对模型输入地震波,对该边坡进行动力响应分析,然后再对模型施加预应力锚索框架加固措施,通过前后的对比分析,以此来研究在三维强震作用下预应力锚索框架对路堑高边坡的加固情况。研究结论:(1)预应力锚索框架能够对三维强震作用下路堑高边坡的水平位移起到良好的抑制作用;(2)三维强震下,预应力锚索框架对路堑高边坡的水平加速度和水平速度都起到了良好的作用效果,减小了水平加速度和水平速度的峰值;(3)通过对9度三维强震下有无预应力锚索框架前后响应的对比分析可以得出,预应力锚索框架能够对强震下的路堑高边坡起到良好的加固效果;(4)本研究成果对边坡工程的抗震研究具有一定的借鉴意义。     

铁路整体PC箱形梁的徐变效应分析

研究目的:混凝土的徐变对预应力混凝土结构的影响不容忽视。在进行结构分析时,不同的计算模式,计算的内力和变形计算结果也不一样,其中混凝土徐变引起的预应力损失对于结构内力及变形的影响尚有待进一步探索。研究方法:文中结合铁路桥梁设计规范,采用MIDAS/Civil结构分析软件,对双线铁路整体PC箱梁在3种计算模式下,进行施工中预应力的张拉、落梁以及二期恒载作用阶段的受力和变形分析,探讨了徐变引起的预应力损失对结构的影响。研究结论:对简支结构而言,混凝土徐变不会产生次内力,但会使应力重新分布,考虑徐变引起的预应力损失将使梁体的内力减小;梁体在张拉力作用下产生上拱变形,并随时间推移而缓慢发展,二期恒载的作用将有效减小上拱挠度,梁体的徐变变形占总变形的50%,徐变引起的的变形对梁体对结构下挠不利,而对于上拱度的控制是有利的。     

爆破荷载下岩质直立边坡预应力锚板墙动力响应机理

以重庆沙坪坝铁路枢纽综合改造工程开挖形成的岩质直立边坡为原型,利用FLAC3D软件建立数值计算模型,分析预应力锚板墙边坡支护结构在不同开挖位置的爆破荷载作用下的动力响应特性。在此基础上,讨论锚杆预应力大小、爆破峰值荷载和锚固段长度几种参数对于支护结构受力状态和结构变形的影响。计算结果表明:爆破作用下锚杆轴力增量分布与静力作用下相似,并且锚杆轴力增量和板墙位移都在边坡中部达到最大,而上下位置较小。对比锚杆轴力增量和板墙水平位移增量的数值模拟和理论计算结果,验证了板—锚结构之间存在的变形协调现象。通过各种影响因素的计算结果分析得到了岩质边坡预应力锚板墙支护在爆破作用下的动力变化规律。