预应力在我国大跨度结构中的应用研究综述

为了提高大跨度结构的正常使用性能,通常在混凝土结构中施加预应力.结果表明,预应力混凝土结构具有更好的使用性、耐久性和大跨度适用性,其中预应力混凝土空心板结构在不显著降低承载力和刚度的前提下明显减小结构自重,预应力型钢混凝土梁(板)结构采用较小的截面尺寸即可满足承载力和刚度的需求.开发城市地下空间是解决城市用地紧张的有效手段,我国地下大跨空间常用的结构形式主要包括密排框架(肋梁)结构、折板或拱形结构、变截面(加腋)板结构、预应力混凝土结构、型钢-混凝土组合结构和Y形柱结构6种形式,相比之下,跨度较大时宜采用预应力结构.

现浇层施加预应力叠合板力学性能分析

现浇层施加双向预应力的钢筋桁架混凝土叠合板(以下简称钢筋桁架混凝土叠合板)是一种半装配式结构。根据钢筋桁架混凝土叠合板静载试验及数值模拟结果,获得了其荷载-跨中挠度曲线、荷载-应变曲线。通过试验结果及模拟分析可知:在钢筋桁架混凝土叠合板正常服役过程中,其抗弯承载力及刚度均充足,符合规范要求;通过理论研究分析了支撑体系的安全性,并对钢筋桁架混凝土叠合板在现场堆放及运输过程中出现的问题提出了解决措施。

大跨连续梁桥横隔板裂缝统计及成因分析

以某大跨径混凝土连续梁桥为工程背景,探究其跨中横隔板裂缝成因。对跨中横隔板中已产生的裂缝进行了检测并统计。应用ABAQUS建立了单跨实体模型对多种因素影响情况进行了分析,并基于现场实测数据及规范加载温度荷载,结合裂缝检测情况分析了跨中横隔板裂缝形成的主要影响因素。结果表明:跨中横隔板混凝土在浇注后自身水化收缩过程中会产生较多的裂缝,浇注后至混凝土龄期14 d时,跨中横隔板由人洞两侧开始出现裂缝,随着龄期增加裂缝数量增多并逐渐向人洞及顶板方向扩展,至龄期14 d时已基本形成裂缝与扩展;龄期28 d时,裂缝略有扩展,总体分布与龄期14 d基本相同;跨中横隔板在3种温度加载作用下开裂情况不同,顶板温升产生的裂缝主要由人洞延伸至顶板,整体温降产生的裂缝主要位于人洞与腹板之间,整体沿竖向扩展,整体温升产生的裂缝主要位于顶板以及人洞附近;车辆偏载作用下跨中横隔板产生的局部最大拉应力为2.18 MPa,不足以促使横隔板开裂,但在和其他因素共同作用下,会使横隔板在已产生微裂缝的情况下导致裂缝扩展,扩展方向与水平方向夹角大约为45°。有限元模拟裂缝扩展趋势与实际检测情况基本一致,研究成果可为类似工程设计和施工提供参考。

纵肋大开洞预应力混凝土双T板受力性能分析

工业上楼的兴起对传统厂房结构构件和建造技术提出了新挑战。预应力混凝土双T板是最常用的预制预应力构件之一,具有自重较小、经济高效等优势。然而由于现代厂房设备管线布置的系统性和复杂性,一般需在其纵肋大开洞。结合开洞梁设计理论,提出一种新式楼盖构造,即纵肋大开洞双T板,给出相应设计方法和补强措施,并采用有限元模型对其受力性能进行对比分析。计算结果表明,经过设计补强处理后的开洞双T板构件应力和变形均满足规范要求,且与未开洞普通双T板相比,设计参数并未表现出明显差别,整体承载力基本不受影响,表明纵肋开洞补强受力安全,技术可行。随着洞口数量和长度等开洞参数的增加,双T板构件的整体初始刚度呈现出不同程度削弱,需在设计中予以注意。

一种预防先张法预制梁顶部张拉裂缝装置的制作

以某一建筑垃圾资源化利用示范基地装配式厂房为工程背景,针对预制梁顶端开裂严重现象,在已有预制梁构件配套化施工技术的基础上提出了一种预防先张法预制梁构件顶部张拉裂缝的装置。研究结果表明,通过在预应力钢筋上套PVC管可有效减少先张法预制梁反拱造成的张拉裂缝,在先张法预制梁放张起拱过程中,预应力筋末端被PVC管隔离失效,预应力筋与混凝土之间的部分握裹力被消除,预制梁在放张时反拱程度降低,预制构件顶端混凝土受拉减小,裂缝更少。该装置突破了原有技术的不足,保证预制梁构件强度、耐久性和结构安全性的同时,还能减小成本的投入。

缓粘结预应力技术的发展与应用

缓粘结预应力技术是结合无粘结预应力及有粘结预应力技术的优点,弥补两种技术不足的新型土木工程增强或加固的技术。该技术以材料力学、结构力学为理论基础,通过对施工工艺过程中的关键技术的控制,能显著提高结构承载能力,降低裂缝宽度。中国国内从2000年开始进行缓粘结预应力技术研究,经历了基础研究,工程示范,标准编制,规模化应用四个阶段。目前,缓粘结预应力在国内已广泛被应用于桥梁、高层建筑等众多领域。如武汉大桥、各地大型展馆等的建设中,缓粘结预应力得到了很好的应用并在建筑耐久性、安全性等方面发挥了巨大作用。

预应力叠合板在工程应用中的常见问题

预制叠合板工艺在装配式建筑中占据重要地位,近年随着预应力技术的发展以及优势的体现,预应力叠合板逐渐应用于工程之中,以某小区共五栋楼为依托,介绍预应力叠合板在工程应用中常见的问题及其对应的解决措施,供日后的实际工程参考选用。

冷库大跨度预应力无梁楼盖竖向地震作用下动力响应研究

为研究冷库板柱-抗震墙结构大跨度预应力无梁楼盖在竖向地震作用下动力响应规律,以上海某冷库工程简化模型为分析对象,首先采用YJK软件进行结构设计,之后采用ABAQUS软件进行静力加载与动力时程分析,考虑多遇地震三向输入、罕遇地震水平双向输入、罕遇地震竖向输入、罕遇地震三向输入地震波等工况,分析结构塑性损伤、各楼层竖向加速度分布、各层柱子轴力、板柱节点冲切力、竖向地震作用等,总结竖向地震影响系数与动力系数的规律。结果表明,竖向地震增加了板柱节点的破坏程度;竖向地震作用下大跨度预应力无梁楼盖各点竖向加速度并非均匀;三向罕遇地震工况下柱轴力与板柱节点冲切力增加显著;竖向罕遇地震工况下结构地震影响系数最大值为0.556,动力系数沿高度变化规律与地震波频谱特性有关,最大值达3.89。设计中可根据分析结果采取差异化增强重点部位承载力与抗震性能的措施。

预应力混凝土外挂墙板及其连接节点受力性能研究

基于传统混凝土外挂墙板厚度大、跨度小等痛点,提出一种基于预应力的厚度小、自重轻、跨度大的新型预应力混凝土外挂墙板,同时将承重和限位功能集成在一个连接节点上,实现外墙板的快速简便安装。采用ABAQUS有限元软件,研究了预应力施加阶段及地震作用工况下,预应力墙板的内力和位移变化规律,以及连接节点的应力情况,验证墙板及其连接节点的安全性。研究结果表明:墙板在预应力施加阶段,板整体处于受压状态,板面处压应力较大,最大位移位于板顶;地震设计状况下,墙板板肋主要受拉,板面主要受压,板面中部位置压应力最大,垂直板面方向的位移最大值位于板顶;地震作用下墙板承重连接节点最大应力位于横向螺杆与连接件接触面,承重螺栓在底部应力最大。

两端简支预应力混凝土空心板受弯承载力研究

为系统研究两端简支预应力混凝土空心板(简称空心板)的受弯承载力,采用ABAQUS软件建立有限元模型,并进行了相关试验验证,基于验证后的模型,分析了截面高度、叠合层厚度、空心板混凝土强度、叠合层混凝土强度、预应力底筋配筋率、预应力负筋配筋率对空心板极限受弯承载力的影响。结果表明:各参数中对空心板极限受弯承载力的影响程度由大到小排序为:截面高度、预应力底筋配筋率、叠合层厚度、叠合层混凝土强度、预应力负筋配筋率和空心板混凝土强度。同时参考我国《混凝土结构设计规范》中预应力混凝土梁的受弯承载力计算公式,将空心板截面等效为工字形截面,提出了有叠合层和无叠合层的两端简支空心板受弯承载力理论计算公式,公式计算结果与试验值和有限元模拟值均吻合较好。

装配式建筑工程钢筋桁架叠合板施工技术研究

结合装配式建筑工程钢筋桁架叠合板施工过程对该施工技术进行研究。在吊装准备阶段,确保导向杆呈竖直状态,利用钢丝绳连接通用吊装梁与钢筋桁架叠合板,并按照施工计划对叠合板进行编号;在起吊阶段,根据钢筋桁架叠合板的尺寸参数差异化地设置起吊点的数量,并进行试吊操作;在叠合板安装调整阶段,按照从上向下垂直安装的方式,调整叠合板边线与墙上的安装位置处于对准状态;在钢筋绑扎阶段,根据叠合板的面积设置了钢筋的间距,实现钢筋桁架叠合板高质量施工。实际应用中,钢筋桁架叠合板施工质量完全符合验收标准。

大跨度预应力平板在土建冷库中的应用

本文以三层土建冷库为例,通过三种楼盖形式的比选,阐述了大跨度预应力平板可实现超长结构不设缝,提高冷库库容。通过SAFE软件对大跨度预应力平板进行计算分析,总结大跨度预应力平板在土建冷库应用时的设计要点。

带肋预应力叠合板在钢结构工程中的应用

带肋预应力叠合板具有施工速度快以及叠合面抗剪强度大、抗弯能力强等特点,在钢结构工程中得到广泛的应用。结合某钢结构工程,对带肋预应力叠合板在钢结构工程中的应用实践进行分析,结果认为:应根据钢结构工程的具体要求设计合适的带肋预应力叠合板,做好叠合板的运输、堆放、吊装等工作,增强钢结构工程的整体性与稳定性;同时,还需要进一步研究带肋预应力叠合板的应用技术,为提升钢结构工程施工水平提供技术支持。

预应力混凝土四边简支双向叠合板的设计方法

对预应力混凝土双向叠合板进行了抗弯刚度分析,基于弹性薄板原理,按照正交各向异性板推导四边简支单向预应力矩形板的相应计算公式,通过自编程序求解出双向叠合板在四边简支边界条件下的计算系数,并编制成与普通钢筋混凝土双向板相对应的表格,为其进一步推广应用奠定基础。通过与现浇四边简支双向板弹性计算系数的比较可知,在预应力双向叠合板的设计中,应将预制构件沿短跨方向布置才能更好地发挥其节省钢材的优势。

无粘结预应力双向板变形计算方法研究

通过 6块无粘结预应力双向板试验 ,研究了影响双向板变形的主要因素 :结构形式、预应力筋配筋率 .将边梁对简支板跨中最大挠度的影响转化为荷载与支座条件系数来考虑 ;对两个方向的预应力筋和非预应力筋对简支板跨中最大挠度的影响 ,用换算配筋率 (αpρ)参数来反映 ,建立了无粘结预应力简支板短期刚度和变形计算公式 .计算结果与试验结果吻合较好 .

桁架结构稳定分析的几何非线性欧拉稳定理论

目前,桁架结构稳定分析有两个理论:经典的特征值理论和几何非线性临界点理论。前者发展较早,在许多结构力学书中都有叙述。但是经过工程应用检验,它过高地估计了结构抗稳定的能力。后者是20年前提出的,提出者认为适用于所有的扁桁架。经过几年的研究,作者连续提出三个稳定理论:线性与非线性欧拉理论;非线性临界点-欧拉理论和两个计算方法,进行桁架结构的线性和非线性截面优化设计。经过理论研究和对前人文献中数值例题的计算和比较,发现特征值理论不符合实际,临界点理论只适用于大扁度的桁架,而不适用于一切扁桁架。研究结果提供了若干有用的结论,给出了各种稳定理论的适用范围,指出了国际文献中若干例题的正确和错误,补充了桁架结构的稳定分析理论,使之更为完整和实用了。

无粘结预应力混凝土简支板的抗火试验研究

主要研究了受火无粘结预应力混凝土简支板的温度场分布和板的变形情况 ,并给出了钢筋保护层的厚度、预应力度对无粘结预应力混凝土简支板受火性能的影响。为无粘结预应力混凝土板的火灾行为的理论研究提供了依据。

预应力高强混凝土空心板梁优化设计与试验研究

采用C8 0高强混凝土和低松弛 2 70级高强钢绞线 ,经优化选取了跨度 16m～ 3 0m、宽度 1 2m、截面混凝土空心率 5 3 5 %的预应力混凝土空心板 ,进行了跨度为 15 5m的原型预应力混凝土空心板从预应力钢绞线张拉到承载极限破坏的受力全过程试验 ,研究了其正截面和斜截面在正常使用状态下抗裂度、裂缝宽度和跨中挠度、极限承载能力以及延性等受力性能 ,为在公路桥梁结构中经济可靠的利用高效预应力高强混凝土空心板提供科研依据。研究成果应用于河南省重点工程———焦作至巩义黄河公路大桥及其连接线工程中的两座立交桥建设 ,取得了较好的经济效益。

开孔板的有限元分析

智能建筑的大量出现 ,其中的辅助设施越来越多 ,也越来越复杂 ,导致很多管路、线路、电梯都是从楼板中开孔穿过 钢筋混凝土板开孔后受力性能会发生改变 ,孔的周围出现应力集中 用有限元分析了四边固支开孔板在不同开孔位置和形状 ,不同开孔面积的情况下内力的改变 ,获得了内力改变的规律 ,并和三边固支板、悬挑板在近似的边界条件下的受力情况进行比较 ,得到一些相近的结果 。

高温后预应力钢筋和非预应力钢筋的力学性能

为考察高温后预应力钢筋及非预应力钢筋的力学性能,砸碎38个火灾后预应力混凝土梁板试件,取出预应力钢筋及非预应力钢筋,制作成481个预应力钢筋试件和489个非预应力钢筋试件,并对这些试件进行高温后的力学性能试验。基于试验结果,探索了高温后预应力钢筋和非预应力钢筋的相关强度、弹性模量、断后伸长率等的变化规律,给出了高温后预应力钢筋及非预应力钢筋的应力-应变曲线方程,可用于预应力混凝土结构抗火性能研究。试验结果表明,在经历相同的温度作用后,经历高温下应力历程的预应力钢筋较未经历高温下应力历程的预应力钢筋的强度略低,而非预应力钢筋的强度受高温下应力历程的影响不大。