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。

中欧规范钢-混组合梁抗弯承载力计算方法对比

在收集钢-混凝土组合梁试验研究资料的基础上,分别采用中国规范GB 50917-2013、JGJ138-2016、欧洲规范Eurocode 4(简称EC4)及线弹性法,计算所收集试件的抗弯承载力,并与试验结果进行比较。结果表明:GB 50917-2013、JGJ 138-2016与EC4中抗弯承载力的计算方法,主要的不同在于有效宽度的取值、是否考虑滑移效应的影响以及是否计入纵向钢筋对抗弯承载力的贡献;GB 50017-2017与JGJ138-2016的计算方法得到的抗弯承载力的计算理论值与试验实测值更加接近,且数据更为稳定;GB 50917-2013不仅考虑了整体栓钉布置导致的滑移效应,还考虑了纵向钢筋对承载力的贡献,所计算出的结果偏于保守;线弹性法比塑性理论更为保守。由于目前的计算方法与实际情况仍有一定误差,下一步建议从有效宽度、纵向钢筋对抗弯承载力的贡献与滑移效应的角度出发,提出更适用于计算钢-混凝土组合梁抗弯承载力的方法。

矩形截面型钢混凝土梁抗弯极限承载力

采用JGJ 138—2016、СИ3-78、YB 9082—2006、AISC 360-16、叶列平公式,计算了所收集的51个矩形截面型钢混凝土(SRC)梁试件的抗弯极限承载力,并将计算结果与试验值进行比较;分析了所收集试件的参数范围及现有计算方法出现计算误差的原因,讨论了现有计算方法在计算理论等方面存在的局限性,并进行理论推导,提出了矩形截面SRC梁抗弯极限承载力计算方法;采用所提出的计算方法,计算了所收集试件的抗弯极限承载力。分析结果表明:现有计算方法的计算值与试验值均存在一些偏差;СИ3-78中的受压区高度取值不合理,且该方法的计算误差随混凝土强度提高而增大;JGJ 138—2016未考虑中性轴与型钢位置的相对关系对计算结果的影响,存在局限性;YB 9082—2006与AISC 360-16未考虑型钢与混凝土相互作用及型钢的布置方式等问题;叶列平公式计算结果较为保守;采用提出的抗弯极限承载力计算方法得到的计算值与试件试验值的比值均值为0.953,方差为0.015,计算值与试验值吻合较好;所收集SRC梁试件的含钢率为1.77%~5.77%,小于YB 9082—2006所建议的合理含钢率范围,因此,今后还需进一步开展高含钢率试件的补充试验,以便完善矩形截面SRC梁的抗弯极限承载力计算方法。

矩形截面型钢超高性能混凝土梁抗弯承载力

为研究矩形截面型钢超高性能混凝土(SRUHPC)梁的抗弯特性,制作了4根配筋率为0.8%~1.1%,含钢率为8.7%~15.6%,内置型钢分别为一字型、倒T型与H型的矩形截面SRUHPC梁试件,开展了抗弯极限承载力试验,分析了矩形截面SRUHPC梁试件的损伤机理和破坏模式;基于试验结果与理论推导,提出了矩形截面SRUHPC梁抗弯承载力计算方法,计算了21根矩形截面SRUHPC梁试件和111个有限元计算模型的抗弯承载力,并将计算结果与试验值和有限元计算值进行了对比。分析结果表明:矩形截面SRUHPC梁试件的破坏模式均为适筋受弯破坏,即型钢与受拉纵筋先后屈服,随后受压区UHPC被压碎,且型钢与UHPC可较好地共同工作至试件破坏;内置倒T型钢试件和H型钢试件的承载力和刚度高于内置一字型钢试件,且抗裂性能更好;与其他试件相比,内置H型钢试件中纵筋、UHPC与型钢在相同荷载作用下的应变及其发展速度均较小,因此,在矩形截面SRUHPC梁内的型钢中设置上、下翼缘有助于提高组合梁的抗弯性能;采用提出方法得到的计算结果与试验值和有限元计算值的比值均值分别为0.972和1.035,方差分别为0.009和0.002,研究结果可为矩形截面SRUHPC梁在实际工程中的推广应用和规范、规程的制定提供理论支撑。

配置环形钢筋的梁桥湿接缝承载力计算方法比较研究

为研究配置环形钢筋的梁桥湿接缝承载力计算方法,系统收集该类湿接缝承载力试验资料和计算方法,发现:1)现有的接缝承载力计算方法均以试件的抗拉承载力为基础,主要区别在于核心混凝土区域抗拉强度的计算及试件抗拉承载力的控制因素;2)由Joergensen提出的塑性功模型计算方法得到的理论值与试验值更为接近,且数据离散性小,更为稳定;3)HE Z-Q拉压杆模型比其他模型更好地反映了环形钢筋湿接缝的破坏模式与受力机理。由于目前的计算方法与实际情况仍有一定的误差,建议今后仍然应从破坏模式及受力机理出发,推导出更适用于环形钢筋湿接缝承载力的计算方法。