一种降低混凝土弹性压缩预应力损失的方法

根据弹性变形的可恢复特性,提出一种利用临时预应力钢束放松时产生的弹性恢复变形,来减小由于混凝土弹性压缩引起的预应力损失的方法.给出了考虑临时束作用的弹性压缩损失计算公式,着重介绍了可供工程应用的简化计算方法.通过算例验证了该方法的有效性,对在工程中的具体应用给出了建议,并提出需要进一步研究的问题.     

大跨PC刚构桥悬臂梁临时张拉体外束对成桥结构的影响

以红岩溪特大桥为依托工程,利用有限元软件,分析了临时体外束方案的可行性及对提出的4种方案下梁体成桥后结构受力、变形及预应力损失的影响,得到如下结论:拆除临时体外束时,梁体弹性回弹使主跨跨中底板压应力增加,有效提高了跨中截面抗裂性能;施加临时底板体外束,以此来增加施工阶段梁体下缘的压应力可以有效减少梁体的竖向位移;采用临时体外束会导致跨中底板和支点顶板的压力增加,与此同时对应的预应力损失和徐变也将增加,从侧面说明了关键位置混凝土压应力和预应力储备能力得到提升;该方法能有效减小桥梁跨中挠度,并提高抗裂能力。     

后张法预应力混凝土梁钢束预应力损失研究

根据变形协调条件，针对工程实践中采用的一般钢束布置形式，推导了考虑反摩阻影响的锚具变形、钢筋回缩预应力损失σs2的计算公式。分析了减小预应力损失的途径，得出了当s＞sk时，采用一端张拉比通常采用的两端同时张拉能减小预应力损失的结论。     

后张法预应力钢筋（束）伸长量计算

中讨论了预应力和部分预应力砼梁的预应力损失，着重对孔道摩阻力损失进行了数学，并对弹性压缩、锚具损失等瞬时损失提出一个经验值，这里提出的公式可用于实际设计。     

关于预应力钢筋回缩引起的应力损失的探讨

目前考虑反摩阻影响的锚具变形和钢筋回缩预应力损失的计算公式适用面窄，并存在缺陷。本文特针对工程实践中常用的后张法预应力钢束的一般布置形式，推导了复杂曲线钢筋回缩影响长度及预应力损失的计算公式，并由此得出减小该项预应力损失的措施。     

先张法预应力梁中混凝土弹性压缩应力损失的计算

本文根据先张法预应力构件在预应力钢筋放松时，混凝土已与预应力钢筋粘结成一体而共同工作的机理，在建立扣除弹性压缩预应力损失后的有效预加力和截面抗力之间形成平衡方程的概念中以及最后在扣除弹性压缩应力损失后的预加力作用在构件上的混凝土应力验算中，都采用换算截面的几何特性，从而建立了概念清晰的先张法预应力梁弹性压缩应力损失计算公式，通过分析，评比论证了本文方法的正确性。     

混凝土箱梁腹板竖向预应力筋的弹性压缩损失分析

竖向预应力损失是箱梁腹板产生裂缝的重要原因之一,该文利用有限元程序ANSYS对竖向预应力损失中的弹性压缩损失进行分析,并通过对比实桥试验数据得到了竖向预应力弹性压缩损失的相关规律。同时结合弹性力学中的相关方法总结出相应的弹性解析计算公式。     

索塔锚固区环向预应力束伸长值的影响因素和理论计算方法

针对小半径环向预应力束的伸长值多大于按照相关规范计算所得伸长值这种现象,分析了影响环向预应力束伸长值的各种因素,提出应把影响实际伸长值的因素产生的效应计入理论伸长值的计算方法中.给出了径向荷载效应引起的波纹管变形从而导致预应力束伸长值的计算公式以及由预应力束的挤压效应引起的修正系数,同时提出了由预应力束束效应导致的钢绞线受力不均匀引起的预应力束伸长值的计算方法.最后,给出了计算小半径环向预应力束理论伸长值的计算公式,并利用多个工程数据进行了验证.结果表明:小半径环向预应力束的实际伸长值与按照本文提出的理论计算方法所得的计算值比较,可以满足规范要求的±6％误差范围.     

大跨预应力混凝土连续梁桥的预应力损失识别

大跨预应力混凝土连续梁桥预应力损失直接影响桥梁的受力状态和运营,预应力损失过大将导致主梁跨中下挠、腹底板开裂、承载力下降,甚至危害结构安全。以荆州海子湖大桥为研究对象,建立该桥有限元模型,基于长期监测系统实测数据,研究大桥运营期间预应力钢束应力变化规律。运营监测1年以来,钢束应力实测值小幅波动,但整体上呈下降趋势,反映出钢束发生了一定的预应力损失。基于挠度影响矩阵,提出了一种利用主梁实测挠度值反演钢束预应力损失的方法。根据主梁成桥1年期间实测的挠度值反演预应力损失,并与实测的预应力损失值进行对比分析,结果表明:所提方法有效、可行,可为同类型桥梁预应力损失的识别提供参考。     

预应力混凝土梁桥的NURBS预应力束模型研究

为建立预应力混凝土梁桥预应力束的统一描述方法,引入非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational Basic Spline,NURBS),提出了基于NURBS的预应力束模型。通过对预应力束设计阶段和施工阶段的分析,说明了以NURBS作为预应力束几何模型的内在原因。与目前普遍采用的折线逼近法相比较,NURBS模型表达参数较少,易于进行前处理,应用在预应力等效荷载、预应力损失等计算中具有较高的精度和效率。实例分析证明,NURBS预应力束模型可以作为一种统一描述方法,不仅适合于预应力混凝土梁桥,且可以更广泛地应用于其他预应力结构的设计和计算分析之中。     

体外配置CFRP预应力筋混凝土箱梁受力性能试验研究

制作了体外配置碳纤维(CFRP)筋预应力混凝土薄壁箱梁模型,对模型箱梁从CFRP预应力筋张拉、加载至混凝土开裂这一过程进行了试验研究,研究了预应力损失和均布荷载作用下箱梁跨中截面应力-应变分布规律、受压翼缘有效分布宽度系数、跨中挠度、抗裂性能以及CFRP体外预应力筋的应力变化情况,试验表明该箱梁具有良好的抗裂性能与变形性能,混凝土开裂引起顶板受压翼缘有效分布宽度系数增加小于5%。该研究为CFRP体外预应力筋在混凝土薄壁箱梁中的推广应用提供了可靠的试验依据。     

崤山隧道软弱围岩台阶法施工预留变形量预测原理及变形控制技术

为更加合理地设计隧道开挖预留沉降量,避免造成超挖过多增加衬砌混凝土量或初期支护侵限的问题,依据变位分配控制原理,采用数值模拟及现场监测数据分析等手段,分析软弱围岩台阶法施工时各工序施工对变形的影响程度,确定分步变形控制标准,根据分步变形控制标准建立相应的预警系统和应急工程措施,并依据分步实际变形量预测初期支护的最终变形量,为同一设计围岩等级下隧道预留变形量的动态设计提供指导。在崤山隧道台阶法施工工程中,成功地将初期支护变形控制在预留变形量之内,并动态设计下一循环预留变形量的大小,减少初期支护混凝土用量12.86%,可为隧道多步序开挖预留变形量的设计提供一定的借鉴意义。     

基于弹性波CT的大体积混凝土检测应用

现代土木工程时常涉及大体积混凝土,其施工及养护过程极易出现质量问题,因此项目实施过程中检测工作始终贯穿于各个环节。常规混凝土无损检测方法一般无法对混凝土内部大截面进行直观评判,而弹性波CT则一次性重构截面波速分布,经反演后直接推定剖面内缺陷存在与否以及缺陷的位置及规模。通过弹性波CT在大体积混凝土检测中的应用,并结合超声法等验证手段,验证了该方法分辨率高、可靠性好、图像直观等优点,为其他相关类型项目提供了有益的参考。     

无粘结部分预应力混凝土梁的受力性能分析

建立了基于增量变形的既适用于有粘结部分预应力混凝土梁亦适用于无粘结部分预应力混凝土梁受力全过程数值分析方法。该方法能够模拟构件达到其峰值承载能力后下降段的性能,并可考虑非预应力钢筋及混凝土由于结构进入承载能力下降段引起的卸载而导致的材料应力应变关系的变化情况。在此基础上,研究了不同加载方式、跨高比、综合配筋指标、部分预应力比率、混凝土抗压强度等对无粘结部分预应力混凝土梁延性性能的影响。研究表明,无粘结部分预应力混凝土梁的曲率延性系数随综合配筋指标的增加而减小。利用本文方法可以对无粘结预应力筋的应力变化、有粘结或无粘结部分预应力混凝土梁的抗弯强度等进行较合理而精确地评估。     

有黏结预应力CFRP筋混凝土梁试验及非线性分析

通过6根梁试件的单调加载静力试验,对有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力、位移延性以及变形特性等进行了较系统的研究,并利用ANSYS软件对试验梁进行了非线性有限元分析。研究结果表明:有黏结预应力CFRP筋混凝土梁受力性能良好,具有较大的位移延性和变形能力;按配筋率的不同,梁试件的破坏模式分为受拉破坏和受压破坏2种;随着配筋率的增大和张拉控制应力的提高,有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的位移延性有所降低;和非预应力配筋为钢筋的梁试件相比,非预应力配筋为玻璃纤维塑料(GFRP)筋的梁试件的位移延性和变形能力稍低;典型试件的有限元计算值和试验值吻合良好。     

五河口斜拉桥高性能混凝土长期变形试验研究

五河口斜拉桥主桥和索塔高性能混凝土徐变试验研究,给出了三个配比混凝土的瞬时弹性模量、徐变度、收缩变形和线膨胀系数,依据测试结果提出混凝土的弹性模量、徐变度和徐变系数计算公式。分析认为,混凝土的早期强度和弹性模量相对较高,徐变系数较低,对减少预应力损失和构造物后期变形、加快工程进程都是有利的;测试结果合理可信,计算公式拟合精度高,报告提供的测值及公式可作应用参考。     

高桥墩桩基础的优化设计及因素分析

在高桥墩桩基屈曲能量法分析的基础上,提出兼顾结构稳定、强度和经济性的优化模型,并应用优化算法中非线性序列二次规划法,进行优化设计探讨,同时给出优化设计算法流程图,编制了相应的优化计算程序;为了解桥墩高度、轴向荷载、地基比例系数和混凝土弹性模量对于高桥墩桩基屈曲的影响,结合优化设计模型进行了因素分析,探讨了参数变量对目标函数最优值的影响规律和程度,比较结果说明,在进行高桥墩桩基的屈曲受力分析时,高桥墩的大变形影响不容忽视;而一般在工程设计中,可考虑将桩周土体和混凝土弹性模量的增强作用作为设计的安全储备。     

FRP部分预应力混凝土梁受力全过程数值分析

为对FRP部分预应力混凝土梁进行受力模拟分析和参数变化研究,对其现有不同可变形性指标进行对比及徐变变化研究,建立了可分析FRP有粘结或无粘结部分预应力混凝土梁全过程反应的数值计算方法,并编制了相应的计算程序。该数值分析方法是基于增量变形的混凝土受弯构件的非线性分析理论。在该数值计算过程中,有粘结非预应力筋及有粘结预应力筋可以是常规的钢筋或高强钢筋,也可以是FRP筋。与3个不同学者进行的相关试验梁的试验结果对比表明,数值计算结果与试验结果符合较好,是可行和可靠的。     

预应力RC-UHPC简支组合箱梁设计

为改善混凝土箱梁的受力性能，提出预应力RC-UHPC简支组合箱梁新结构。以实际工程中某现浇预应力单箱双室简支箱梁桥为工程背景，开展设计研究，采用预应力RC-UHPC组合箱梁替代原设计的现浇箱梁，通过理论分析和MIDAS CIVIL相结合的方式，探讨了此结构的计算方法，并对设计的箱梁进行设计计算，结果表明所设计的新结构的抗弯承载力和最大变形量等均符合现行设计规范的要求。通过对原设计箱梁和新型箱梁的造价、施工便利性、耐久性等方面进行比较，发现所提出的新型箱梁的造价与原设计箱梁较为接近，但其混凝土和预应力筋的用量比原现浇桥减少了49.6%和21.1%，可采用预制吊装方案，施工方便，且腹板采用的UHPC抗裂性、耐久性均得到明显提高，具有广阔的应用前景。     

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。