预应力混凝土空心板桥更换上部结构计算分析

装配式预应力钢筋混凝土空心板桥应用广泛,为了更加合理地对存在严重病害的空心板桥进行上部结构更换,需要基于设计规范,详细分析空心板桥在更换上部结构前后的力学特性。选取一座具有严重病害的空心板桥作为研究对象,运用有限元分析的方法,借助MIDAS/CIVIL软件,按照现行设计规范中的荷载等级计算更换上部结构前后结构的受力特点,分析结构的承载能力状态,并对更换上部结构后桥梁的下部结构承载能力及稳定性进行计算,为今后类似工程的设计计算提供参考。

既有预应力混凝土空心板应用现状及对策

中国现存大量老旧建筑,其中20世纪90年代以前的既有建筑的楼板、屋盖板多采用预应力混凝土空心板。通过文献调研及实地调查,对既有预应力混凝土空心板的发展历史、应用现状、性能评估及加固方法等进行了系统梳理分析,总结了既有建筑中预应力混凝土空心板存在的安全隐患,指出了其性能评估与加固方法研究中存在的不足。

20 m先张法预应力混凝土空心板病害治理分析

20 m先张法预应力混凝土空心板被广泛应用于中等跨径的高速、国省干道桥梁上部结构上。文章通过分析不同桥梁加固方法在实际案例应用中的适用条件、优缺点,结合宁夏境内特定的桥梁,选择合理的上部结构病害治理组合方案,并就具体治理方案及后期检测养护进行阐述,以供参考。

底面受火预应力混凝土空心板耐火性能的有限元分析

在试验研究的基础上,为进一步认识高温下预应力混凝土空心板的耐火性能,采用有限元软件ABAQUS建立了恒载升温条件下预制空心板的非线性有限元模型,对高温下预应力混凝土空心板的温度场进行数值模拟,有限元分析得到的预应力混凝土空心板孔洞内和板面的温度场分布与实测结果基本吻合;基于有限元分析得到的预应力混凝土空心板温度场分布结果,采用顺序耦合的方法对恒载升温条件下的预应力混凝土空心板进行了非线性热-力耦合分析,分析得到的位移—时间曲线与试验结果变化趋势一致。提出的有限元模型能较准确地预测预应力混凝土空心板火灾下的性能,有限元分析结果对进一步认识预应力混凝土空心板的耐火性能具有一定的指导意义。

粘贴竹板加固预应力混凝土空心板的试验研究

进行了9块粘贴竹板加固预制空心板的对比试验,其中3块为对比试件,6块为粘贴不同宽度和厚度竹板的加固试件.研究结果表明,粘贴不同竹板加固后,预制空心板开裂荷载较未加固对比试件提高5%～96%,平均提高41%;达到允许挠度时的荷载提高8%～76%,平均提高35%;极限荷载提高83%～184%,平均提高123%.各荷载的提高幅度均随竹板厚度和宽度的增加而增大.随荷载增加,加固试件跨中截面沿截面高度应变仍基本符合平截面假定.随着竹板厚度和宽度的增加,相同荷载作用下加固试件受拉边缘中心竹板拉应变和受压边缘中心混凝土压应变均较未加固对比试件有所降低.

基于破坏荷载试验的预应力混凝土空心板单板受力分析

已使用10 a的旧桥预应力混凝土空心板的破坏荷载试验研究,分别基于荷载横向分布和单板受力模式进行相应活荷载效应计算及抗力-荷载效应分析,以确定旧桥预应力混凝土空心板的安全性和可靠性．分析结果表明,“单板受力”状态削弱了桥梁结构的整体作用,降低了桥梁的整体承载能力和上部结构的安全性,给行车安全造成了隐患．该结论为在役预应力混凝土空心板桥的加固改造提供了试验及计算依据．

注浆加固预应力混凝土空心板梁抗剪性能试验研究

为了对预应力混凝土空心板梁端部剪跨区内出现的腹剪斜裂缝进行加固,提出了对空心板梁端部注浆加固的措施,以达到增加空心板受剪截面积的目的。进行了3片足尺20 m先张法预应力钢筋混凝土空心板梁注浆加固后抗剪性能试验,以验证加固后空心板梁的受力性能及加固效果,三片梁端部注浆长度分别为1.5 m、2.0 m、2.5 m,分析了不同注浆长度下试验梁的应变、挠度、裂缝分布、刚度、承载力变化规律,通过与未加固前梁体试验结果对比,分析端部注浆加固措施对梁体抗剪承载能力的改善程度。试验表明,采取端部注浆加固措施后,梁体整体刚度变化较小,梁体在正常使用荷载作用下,端部剪跨区内没有出现腹剪斜裂缝,梁体的抗剪能力有较大提高,加固后梁体的破坏模式为加固段与未加固段交界处发生的弯剪破坏。

粘贴CFRP布加固受火后预应力混凝土空心板的试验研究

为研究火灾后预应力混凝土空心板采用粘贴碳纤维布加固前后的力学性能和破坏形态,进行8块受火后加固的预应力混凝土空心板的静载试验研究,并考虑15,30,45和60 min 4种不同受火时间。研究结果表明:粘贴CFRP布加固受火损伤预制空心板能有效抑制其开裂并显著提高承载力,但破坏模式由加固前的弯曲破坏转变为剪切破坏;受火加固试件初始弯曲刚度小于未受火对比试件的弯曲刚度,但后期弯曲刚度明显大于未受火对比试件的弯曲刚度。

不同方法加固预应力混凝土空心板受力性能试验研究

采用板底粘贴碳纤维布和板顶叠合混凝土层的方法研究对预应力空心板的加固效果。共进行了3块板的加固试验,分别采用板底粘贴碳纤维布、板顶叠合混凝土现浇层、同时粘贴碳纤维布和叠合混凝土层3种加固方法,通过测试开裂荷载、极限荷载、挠度和应变,研究了加固板受弯性能。结果表明:在本试验条件下,采用板底粘贴碳纤维布方式加固对板的承载力和延性均有大幅提升;采用板顶叠合层加固的方式对板的承载力和刚度有大幅提升,但破坏形式仍为脆性破坏;而同时采用板底粘贴碳纤维布和板顶叠合层的方式,对板的承载力提高更大,延性也大幅提升。

基于单板受力的预应力混凝土空心板桥承载力评定

为了研究处于"单板受力"状态桥梁的承载能力,采用已使用10 a的旧桥预应力混凝土空心板的试验数据,对既有空心板桥的承载力状况进行了评定。分别基于荷载横向分布和单板受力模式进行抗力-荷载效应分析,以确定既有桥梁的承载力。结果表明,"单板受力"削弱了上部结构的整体作用,降低了桥梁的整体承载力,使得上部主要承重构件处于非常不利的受力状态,降低了结构的耐久性和安全性。用现有承载力评定方法对处于"单板受力"状态的桥梁进行承载力评定,为既有不利状态的空心板桥的承载力评估提供很大的参考价值。

钢筋网细石混凝土加固受火后预应力混凝土空心板的试验研究

为研究火灾后预制空心板采用钢筋网细石混凝土加固前后的力学性能和破坏形态,对不同受火时间条件下采用钢筋网细石混凝土加固预制空心板的8个试件进行静力试验,其中3个对比未受火未加固试件,1个未受火加固试件,4个分别受火15、30、45和60 min后的加固试件。研究结果表明,钢筋网细石混凝土加固受火预制空心板均发生弯曲破坏;加固能有效抑制试件的开裂,提高弯曲刚度。加固试件的开裂荷载和极限荷载均大幅提高,极限位移有所降低。相同荷载作用下,钢筋网中受压纵筋压应变和孔洞内埋设受拉纵筋拉应变均随受火时间增加而增大。在考虑材料火灾损伤基础上,采用等效截面法计算加固试件的极限承载力是可行的。

既有预应力混凝土空心板桥承载力的检测与评定

针对目前既有预应力混凝土空心板桥承载能力评定方法的不足,结合工程实例阐述了对既有预应力混凝土空心板桥进行承载力评定的方法,提出了承载力评定的检测指标,介绍了检测内容、检测方法和检测结果。根据结构表观质量检查结果、材质状况检测结果和活载调查结果,引入承载能力恶化系数、截面折减系数和活载影响修正系数,分析了考虑截面损伤的抗力-荷载效应对比。结果表明,在考虑横向分布的情况下,所检测的试验板在荷载作用下,能够有效地保证结构的安全性和可靠性,并有一定的安全储备,较好地验证了规范方法的合理性和有效性,可为既有钢筋混凝土空心板桥的病害调查分析、承载能力技术状况评定和加固设计提供参考价值。

碳纤维布加固预应力混凝土空心板试验研究

为研究碳纤维布加固预应力混凝土空心板在近似均布载荷作用下的受力性能和加固效果,通过8块按工程实际尺寸设计制作的预应力混凝土空心板试件,在近似均布载荷作用下的试验,研究不同的碳纤维布粘贴方式及粘贴数量,对碳纤维布加固预应力混凝土空心板受力性能和加固效果的影响;阐述了加固后试件承载力提高程度、裂缝开展情况,及载荷～应变、载荷～挠度的变化。试验结果表明:在近似均布载荷作用下,采用碳纤维布加固预应力混凝土空心板,可以有效提高承载力:40%～120%左右,加固效果明显。

120mm厚预应力混凝土空心板结构性能试验研究分析

通过对120mm厚预应力混凝土空心板进行结构性能试验,得出该类构件结构性能的相关结论,并对该类构件延性较差的影响因素进行了分析。

桥梁用预应力混凝土空心板荷载试验

对某桥梁用预应力混凝土空心板进行了静力有限元分行及荷载试验,结果表明在设计使用荷载作用下该空心板具有较高的安全裕度。同时该空心板满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD62—2004》和《公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)1988)》要求,可以用于指定桥梁的建设或维修。使用的荷载试验方法简单易行,可供类似试验借鉴。

非规则现浇预应力混凝土空心板的有限元分析

考虑预应力混凝土空心板的构造特点 ,推导了进行板内力分析的各向异性有限元法公式。用在此基础上编写的壳体有限元分析程序进行算例比较 ,说明了采用各向异性四边形壳体有限元分析现浇预应力混凝土非规则空心楼板的必要性与可行性。

SP预应力混凝土空心板及其在抗震设防地区的应用

与普通的钢筋混凝土楼板相比,SP预应力混凝土空心板有明显的经济性和结构布置灵活性。介绍SP预应力混凝土空心板的制作、优点及设计要点。在7度抗震设防区,结合西北农林科技大学中心图书馆实例,介绍叠合SP空心板的设计及应用。

受火后冷拔低碳钢丝预应力混凝土空心板受弯性能试验研究

为比较不同受火时间后的力学性能,进行了7块冷拔低碳钢丝预应力混凝土空心板的对比试验研究,其中3块未受火对比试件,4块底面分别受火20 min、40 min、60 min和80 min试件。研究结果表明,对比试件和受火试件均发生弯曲破坏。升温过程中预制空心板跨中挠度随受火时间显著增加,熄火自然冷却后受火20 min和40 min的试件跨中挠度可恢复;而受火试件60 min和80 min的试件跨中残余挠度接近15 mm。随着受火时间延长,受火后预制空心板开裂荷载、极限荷载和初始弯曲刚度均明显降低,降低幅度基本与受火时间呈线性关系。受火后预制空心板跨中截面变形基本符合平截面假定,相同荷载作用下受火后试件受拉边缘拉应变和受压边缘压应变均明显大于对比试件。

预应力混凝土空心板加固试验研究

"单板受力"是目前中小跨径桥梁的主要病害,分别对空心板相关指标以及结构理论承载能力等进行计算和理论分析,并通过原板未加固荷载试验和采用粘贴碳纤维补强加固对比荷载试验,结果表明,采用粘贴碳纤维加固补强与原结构共同受力性能良好,显著提高结构极限承载能力和开裂荷载。结合有限元思想结构进行内力分析,论证了目前中小跨径桥梁,基于"单板受力"采用这种加固方法加固的实用性和可靠性。

冷轧带肋钢筋预应力混凝土空心板按裂缝开展宽度控制的设计方法

冷轧带肋钢筋预应力混凝土空心板在荷载部分卸除后，裂缝具有很好的闭合性。建议在设计此类板时，将裂缝控制方法由按受拉区拉应力控制改为按裂缝开展宽度控制，并完成了１９块冷轧带肋钢筋混凝土空心板的裂缝闭合性能试验，给出了按裂缝开展宽度控制的计算公式。