波形钢腹板组合T梁静力性能试验

为探索新型结构波形钢腹板组合T梁的受力性能,制作了下翼板布置直线型体内纵向预应力筋的缩尺试验梁,采用两点对称加载的方式开展了静载破坏性试验,对试验梁的截面正应变分布、荷载-位移曲线、开裂弯矩、剪应力分布、破坏形态、裂缝发展规律等进行测试。使用ABAQUS软件建立了试验梁的有限元模型,采用混凝土的损伤塑性模型和钢材的理想弹塑性本构对加载全过程进行非线性分析。基于钢-混组合梁的收缩、徐变理论和钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算方法,对试验梁的开裂荷载和抗弯承载力进行理论计算。结果表明：只布置下翼板纵向预应力筋的波形钢腹板组合T梁的荷载-位移全过程曲线表现出较明显的弹性、弹塑性和塑性变形阶段,具有较大的抗弯刚度和良好的抗裂性和延性;抗弯承载力与开裂荷载的比值为1.79,具有较合理的承载受力特点;整个加载过程中,钢腹板与混凝土翼板变形协调,表现为典型的受弯破坏形态;剪应力在波形钢腹板组合T梁的腹板中分布均匀,可不设置弯起筋提供抗剪承载力;忽略波形钢腹板的轴向变形刚度和抗弯承载力,能准确计算开裂荷载和抗弯承载力;波形钢腹板组合T梁的力学机理明确,静力性能良好,具有工程应用前景。     

T梁桥破坏性试验中荷载横向分布系数研究

荷载横向分布系数实测值是评定桥梁横向传力性能的主要依据。本文结合左家堡大桥实桥破坏性试验,基于试验中跨中挠度、裂缝宽度和荷载横向分布系数的实测结果,分析了荷载横向分布系数与其他二者的联系与变化原因。并建立了左家堡大桥的空间实体有限元模型,对试验过程进行了非线性有限元分析,结果表明:梁体的裂缝宽度、跨中挠度和荷载横向分布系数是紧密联系的;具有初始损伤的梁体,当荷载超过维持原状态的最大荷载时,结构荷载横向分布系数才发生变化;公路桥梁承载能力检测评定规程(送审稿)建议的实测荷载横向分布系数计算公式适用于结构处在弹性状态时,当结构进入塑性状态时,该式的计算结果将出现较大误差,但其仍能定性反映出各梁的受力阶段。     

桥梁基桩屈曲机理及其分析方法

讨论了基桩屈曲分析的现有方法，进而在分析基桩屈曲机理的基础上，将桩身视为考虑几何非线性的空间梁单元，利用更新的拉格朗日坐标体系建立有限元方程，并采用弧长控制法求解有限元非线性方程组，对基桩屈曲的几何非线性有限元分析进行了探讨。利用Matlab语言编制了相应的计算程序，以现场木桩压屈试验作为计算实例进行比较，计算表明，程序的计算结果吻合较好，可用于基桩屈曲的几何非线性分析。此外计算表明，地基系数对屈曲荷载的影响明显，随着地基系数的增大，基桩的屈曲荷载也随之增大。     

桥用无粘结预应力混凝土T梁非线性有限元分析与试验研究

为研究桥用无粘结预应力混凝土梁的荷载-变形特性，用平面应力等参元建立了直线配索无粘结预应力混凝土T形截面简支梁的有限元模型，混凝土和钢筋分别采用了Ottosen屈服准则和Von-Mises屈服准则的弹性-完全塑性本构关系，无粘结预应力钢束简化为随加裁过程不断更新的外力边界条件；用弥散式裂缝模型模拟了混凝土的开裂并用Euler—Newton迭代法求解每个增量荷载步的有限元方程。用计算跨径为4200mm的简支试验梁进行两集中力三分点加载的试验对有限元模型进行验证，所建有限元模型可有效地分析出结构开裂和普通钢筋屈服等荷载-挠度曲线特征，与试验结果较为吻合．具有实用意义。     

考虑刚度损伤的装配式T梁桥横向分布计算

现有关于装配式T梁桥横向分布的研究多集中在新建桥梁,考虑在役T梁桥发生主梁刚度损伤条件下的荷载横向分布问题少有研究,为提高在役装配式T梁桥内力计算精度并更好地服务于桥梁的加固计算,基于贵州在役的某5片T梁组成的装配式多梁桥,考虑其在役期间梁体裂缝引起的刚度分配,对梁体裂缝进行定量统计并确定其刚度折减系数,假设横梁刚度无穷大,认为主梁挠度由两部分产生,即梁体完好情况下的挠度和刚度损伤那部分引起的附加挠度,继而在传统刚性横梁法的基础上利用结构力学公式推导出合理的理论方法。最后将本研究推导理论结果与传统刚性横梁法,修正的刚性横梁法,ANSYS有限元数值方法进行计算分析,再结合实桥荷载试验数据进行对比,结果表明:(1)传统刚性横梁法与试验相比误差最大,最高达到9.2%,这是因为理论计算未考虑桥梁服役期间的裂缝段引起刚度损伤;(2)考虑刚度损伤的修正刚性横梁法与实桥荷载试验误差最小,在1.3%~3.7%之间,这是因为考虑刚度损伤的同时还综合考虑了钢筋及预应力筋,桥面铺装和横隔板对截面刚度的贡献,更贴合实桥的服役特点。因此,建议评估在役装配式T梁窄桥荷载横向分布及承载力分析时采用本研究的方法更为精确,传统计算方法在桥梁设计时偏安全。     

基于动静载试验数据的预应力混凝土梁模型修正方法试验研究

为了将有限元模型修正方法引入到预应力混凝土主梁结构性能评估中,首先基于设计图纸,用有限元软件ANSYS建立后张法预应力混凝土T梁和箱梁的有限元模型。而后,综合运用动态加权系数和灵敏度分析的方法,以静载试验竖向挠度以及竖向前5阶自振频率为状态变量,构造目标函数。通过分析目标函数对设计参数的灵敏度,选取灵敏度高的设计参数对模型进行修正,调整了模型的物理参数,使模型计算值与试验结果在合理误差范围内。该方法克服了以往采用单目标函数修正有限元模型的不足,更易找到全局最优解。修正后的有限元模型按照静载试验加载工况进行加载,模拟分析了静载试验加载工况下2榀预应力混凝土梁有限元模型的应变、挠度计算结果,与现场静载试验测试结果相比较,其表明能够用于桥梁结构性能评估,可为类似工程提供借鉴。     

基于破坏性试验的预应力混凝土简支T梁极限承载力分析

基于破坏性试验是验证桥梁结构极限承载力最直接的方法。本文提出一套桥梁结构破坏性试验的加载分级标准与试验结果评价方法,以1片20m预应力混凝土简支T梁为试验对象,建立有限元模型,介绍了此T梁破坏性试验的方法及加载过程,通过试验获得了应力、挠度、裂缝随加载力增大而变化的规律,明晰了试验梁的破坏形态及实际极限承载力。结果表明:试验梁开裂弯矩偏小,结构承载力安全储备较低。     

体外预应力钢-混凝土组合连续梁试验研究

进行了预应力钢-混凝土组合连续梁的静载全过程试验，分析了荷载-跨中变形特征，沿梁长度的滑移分布规律，截面高度方向的应变分布、预应力筋应力变化以及连续梁的内力重分布机理、破坏模态与极限强度；非线性有限元分析结果、简化计算模型预测结果与试验结果吻合较好。     

粘贴双L形钢板加固PC简支T梁的抗剪性能

为了研究粘贴竖向双L形板加固预应力混凝土T梁抗剪性能,开展了室内模型试验,获取了加固梁和未加固梁的荷载挠度曲线,观察了梁体的损伤发展过程,测试了箍筋和钢板的应变发展规律.基于混凝土塑性损伤模型,考虑钢筋和钢板材料非线性效应,分别建立了未加固和加固梁的非线性数值模型.对比分析了试验结果和数值有限元分析结果,验证了数值模型...     

橡胶隔震支座稳定性的试验研究

橡胶隔震支座在强烈地震引起的高剪应变下应能够保持稳定，因此，在设计中，准确确定临界轴向荷载是非常重要的。目前，临界荷载采用Haringx小位移理论来确定，该理论经过修正后，并通过一近似修正系数来计算大剪应变。研究的目的是通过试验来确定水平位移或剪应变对临界荷载的影响，并研究近似修正系数的有效性。试验在一系列低形状系数的橡胶支座上进行，并对试验步骤和结果进行详细阐述。结果表明临界荷载随着水平位移或剪应变的增加而减小，同时表明实质临界荷载能力存在于水平位移等于支座宽度，但不为O时，同修正系数预测的一样，还将进一步表明近似公式在较小位移时并不保守，在较大位移时非常保守。将从试验中得出的临界荷载与有限元分析和非线性分析方法得出的结果进行比较，比较表明大的水平位移对临界荷载的影响可以有效预测。     

配筋混凝土箱梁非线性受力性能的比拟杆分析

为得到配筋混凝土箱梁非线性状态受力性能的简化分析方法,将用于配筋箱梁线弹性阶段受力性能分析的比拟杆法进行改进,应用于非线性阶段受力分析.采用截面换算原理考虑配筋影响的同时,分别引入钢筋和混凝土的非线性本构模型,通过增量法进行非线性状态受力性能的计算,建立考虑纵向受力筋影响的配筋混凝土箱梁非线性状态受力性能分析的比拟杆法.并通过有限元和实测结果验证该方法的有效性.     

预应力混凝土连续箱梁开裂后的刚度退化模型

为了研究预应力混凝土连续箱梁开裂后的刚度退化规律,基于CB壳单元,采用层状模型模拟预应力混凝土结构;考虑加载和卸载效应及材料和几何双重非线性效应,有效地模拟了三跨连续斜交箱梁的开裂、屈服和失效全过程。基于非线性有限元分析,提出了一种预应力混凝土箱梁开裂后的刚度退化模型,由该模型计算了预应力混凝土箱梁开裂后的刚度折减量。结果表明:CB壳单元模型对于预应力混凝土箱梁的非线性分析有良好的适应性,对箱梁开裂后的使用性能评估有实际应用价值。     

预应力混凝土连续梁桥桥面爆炸损伤试验研究

为了研究桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的抗爆性能,进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,并结合数值模拟的方法,研究了不同爆心位置和桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的动力响应、破坏模式及损伤程度。研究结果表明：跨中桥面上方发生爆炸时,预应力混凝土连续T梁桥桥面破坏形态均表现为桥面板混凝土破碎开洞、T梁腹板和梁底混凝土崩落,属局部冲切破坏;中墩墩顶上方发生爆炸时,预应力混凝土连续T梁桥桥面未发生严重毁伤,邻近中支点的横隔板出现由顶部爆心轴线处向横隔板底放射形扩散的裂缝。相同药量和爆心高度下,桥面中梁跨中爆炸时中梁底加速度峰值最大,桥面边梁跨中爆炸时中梁底加速度峰值最小;提升混凝土强度、箍筋加密布置、施加预应力和增大宽跨比等能一定程度地提高主梁的抗爆性能;研究成果可供梁桥的抗爆防护设计参考。     

基于分层壳元法多梁式T梁的极限承载力评估

基于分层壳元法,对钢筋混凝土多梁式T梁的极限承载力问题进行了研究。建立实体退化壳元模型后,推导了壳元位移场,用分层壳元模拟了多梁式T梁。基于Owen理论考虑了混凝土的材料非线性,并基于V.Karman假设考虑了结构的几何非线性。通过多梁式T梁实例分析,结果表明,应用分层壳元法能正确地进行多梁式T梁的非线性分析,能有效地评估结构的极限承载力,且支承形式对多梁式T梁的极限承载力有很大影响,研究表明应选择修正的铰支-弹性支承形式。     

曲线连续箱梁桥侧倾和支座脱空原因分析

针对国内曲线连续箱梁桥近年出现的支座脱空甚至侧倾的事故,以钢筋混凝土曲线连续箱梁为对象,采取空间有限元方法,研究在重力、汽车荷载及梯度温度作用下的支座反力,分析汽车荷载对结构抗侧倾性能的影响及可能引起事故的主要原因。研究表明,梯度温度作用对曲线连续箱梁的支座反力有很大影响,而曲线连续箱梁是否发生侧倾不能简单由支座是否脱空来判断,必须进行空间计算才能确定结构整体的抗侧倾性能。     

预应力混凝土斜拉桥挂篮施工模拟计算

采用空间非线性有限元对某预应力混凝土斜拉桥的施工加载过程进行了分析,结合有限元步进法、一阶分析法和按龄期调整的有效模量法,编制了相应的计算程序。根据该桥实际划分的施工时段,计算桥梁从施工到成桥任一时刻主梁和主塔受力和变形状态,并提出了一些有益的建议。     

既有钢筋混凝土桥承载能力退化和维修需求分析

综合混凝土碳化模型、钢筋锈蚀模型,运用随机有限元方法,对既有钢筋混凝土桥梁设计基准期内的结构失效概率、可靠度进行分析,提出综合目标可靠度和维修成本效益的桥梁维修需求预测模型。通过在一座下承式系杆拱桥的应用,进行了维修方案的比选,预测了其在设计基准期内的维修需求,验证了方法的可行性。     

预应力混凝土连续箱梁桥破坏性试验研究

以沪宁高速公路新兴塘大桥主桥为例,介绍了预应力混凝土连续箱梁桥破坏性试验的方法,对加载方式、测试方法、试验现象和试验终止条件等进行了详细描述。考虑混凝土和钢筋的非线性行为以及预应力效应,建立了桥梁结构的整体三维非线性实体有限元模型,根据试验实际加载过程对桥梁试验进行了仿真计算。通过对试验测试结果和计算结果的分析,获取了试验桥梁的变形、应力和裂缝的发展规律,研究了桥梁的受力特性、破坏机理和承载能力等情况。研究结果表明,试验桥梁具有良好的刚度和强度,其破坏过程符合传统认识和设计假定,承载能力具有较大的安全储备,能够满足安全与使用要求。试验研究的结论可为预应力混凝土连续箱梁桥的试验、设计与维护提供参考。     

钢筋混凝土箱梁横向受力有效分布宽度的弹性分析

在考虑钢筋混凝土箱梁整体变形的基础上，用空间有限元分析程序对箱梁顶板、翼缘板在轮胎荷载作用下的横向受力进行了系统的参数分析，通过回归分析得出箱梁在变截面参数下行车道板的横向弯矩与横向受力分布宽度经验计算公式，并将经验值与有限元值及我国现行桥梁规范值(JTJ023～85)进行了比较。     

碳纤维加固混凝土梁抗弯性能的非线性有限元分析

对经碳纤维加固后的钢筋混凝土梁进行有限元非线性全过程数值模拟分析。成功地解决了有限元求解碳纤维加固混凝土梁非线性数值的收敛问题,阐述了非线性的行为。有限元计算的结果与试验结果具有较好的一致性,并对两者之间的误差所产生的原因进行了分析。结果表明,建立合理的有限元数值模型,并采用合理的求解策略,能很好的准确预测并模拟碳纤维布加固混凝土梁的抗弯性能,同时也为以后的数值研究工作奠定了基础。