Influence of key factors on deflection of bonded prestressed concrete simply supported slabs subjected to fire

In order to validate the accuracy of nonlinear fire simulation programs,comparison analysis is carried out between simulation and experiment induced from small-scale specimens,and then fire resistance of large-scale prestressed concrete slabs is further investigated through parameter expansion.The influences on fire resistance ratings controlled by deflection are explored and discussed,including effective span,concrete cover thickness,load level,prestress degree,effective prestress,composite reinforcement index and other factors.The calculated results indicate that fire resistance ratings of large-scale bonded prestressed concrete simply supported slabs are bigger than those of small-scale ones.Finally,the calculation formulas of fire resistance ratings controlled by deflection are established,which rationally consider the influence of effective span,concrete cover thickness,load level,composite reinforcement index and so on key factors.

钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

某空心板简支梁桥的加固及服役性能

针对在役空心板简支梁桥病害导致桥梁体系承载性能减弱的问题,采用粘贴钢板加固方法进行加固改造,以提高桥梁体系的整体性和耐久性,对加固前后桥梁特殊断面在最不利受荷状态下的最大应变和最大竖向挠度进行了测试分析。结果表明:加固后桥梁体系的刚度显著增大,并且中载和偏载条件下所产生的弹性应变和挠度远小于桥体实际承载能力。通过数值模拟方法对加固后桥梁体系的承载性能进行验算,发现桥梁刚度在有限范围内变化时,桥梁体系仍具有较好的整体性和耐久性能。

高震区高速铁路跨度40m简支箱梁方案可行性研究

高铁40 m简支箱梁为近年新发展的大跨度桥梁建造技术,已在低震区多个项目应用,但尚未见高震区桥梁案例,40 m梁是否适用于高震区高铁桥梁,需要研究分析。以津承高铁天津段为例,对0.2g地震区的桥梁进行了40 m梁跨度比选研究,研究涉及梁墩构造、全桥动力性能、工期和经济比选等多方面。研究结论表明:(1)与32 m梁比,40 m梁每延米圬工量较少,两者预制架设经济指标相当;(2)两种跨度梁的桥墩构造一致,40 m梁实体墩墩顶略大,桥墩配筋较32 m梁加强;(3)40 m梁桥的自振频率、脱轨系数、轮重减载率等动力性能均满足规范要求;(4)40 m梁运架设备充足、工艺较成熟,不是制约40 m梁推广应用的因素;(5)40 m梁桥的地震重要性系数宜取1.5,此时的桥梁地震响应与公路、城市桥梁抗震算法较为接近;(6)两种跨度梁的梁场规模相当,40 m梁的运架工期更节约;(7)0.2g地震区40 m梁方案与32 m梁方案相比,投资增加3.57%,增幅较小,但40 m梁方案综合效益显著,可以作为高震区高铁标准跨度梁推荐使用。

预应力混凝土空心板桥梁加固方法研究

为解决预应力混凝土空心板桥梁应用环节存在的结构承载力下降、桥体老化严重问题,规避由此引发的桥梁受损、桥面裂缝困境,保证桥梁运行质量,对预应力混凝土空心板桥梁加固方法展开研究,以案例解剖的方式,基于三维有限元模型分析桥梁病害的具体形式和产生原因。在此基础上初步制定技术方案,并结合数值计算结果、经济性、可行性分析结果确定最终方案,梳理方案技术流程、评估方案应用效果,以提高预应力混凝土空心板桥梁建设质量。

公路预应力空心板梁桥单梁试验及评定

为了对公路预应力混凝土空心板梁旧桥的承载力进行评定,采用单梁试验及承载力评价方法。选取病害较重、横向分布系数较大位置的空心板梁,按铰接板法计算空心板跨中的横向分布系数,按照形心高度、面积和惯性矩不变的原则,将空心板等效为工字形截面,计算出单梁承载力和相应的理论应力值及挠度值。对单梁进行试验加载并测试其应力和挠度,通过理论值与实测值的对比,评估单梁的结构性能。通过对一座13m跨径预应力空心板梁桥单梁试验及受力性能进行评价,证明了单梁试验是一种实用有效的方法。

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。

火灾后预应力混凝土简支板力学性能试验

为了研究火灾后预应力混凝土板的承载力、变形和板中预应力筋有效应力的退化规律,进行了13块无粘结和1块有粘结预应力混凝土单向简支板火灾后力学性能试验.根据火灾下温度场分布沿板厚方向将截面分条带,引入火灾后钢筋、混凝土本构关系,基于截面轴力、弯矩平衡,获得了火灾下预应力混凝土板任意截面的弯矩-曲率关系全曲线,进而对截面曲率积分可求得简支板的变形.试验结果表明:初始有效应力越高、受火时间越长,火灾后预应力损失越大;保护层厚度越小、受火时间越长、荷载水平越大,火灾后板承载力降低幅度越大;相同条件下,火灾后有粘结板预应力混凝土板承载力降低幅度较无粘结预应力混凝土板大.根据试验结果拟合出火灾后无粘结预应力混凝土简支板中无粘结筋剩余应力、极限应力的计算公式,提出了火灾后预应力混凝土板正截面承载力计算公式.

双向筒芯简支预应力空心楼板静力试验

为研究筒芯内模顺筒向与剪力传递方向一致的四边简支现浇预应力混凝土双向空心楼板在竖向荷载作用下的性能,完成一块净跨为8m×8m的试验板的静力加载破坏试验。结果表明,试验板在板底中部出现弯曲裂缝,沿板的对角线方向发展并形成塑性铰线,板为弯曲破坏;实测开裂荷载大于规范计算值;加载至荷载标准值时,实测跨中最大竖向位移经考虑混凝土徐变影响后小于规范限值;加载至荷载设计值时,钢筋接近屈服;钢筋屈服时施加的荷载大于按弹性理论计算的荷载,预应力钢绞线接近条件屈服强度时施加的荷载大于按塑性理论计算的荷载;试验结束时,板中心的位移达到板跨的1/63,施加的荷载为荷载设计值的1.81倍;竖向位移、板内钢筋应变及截面抗弯刚度基本为中心对称即两个方向分别对于板的中线对称。在试验的基础上提出如下设计建议:沿剪力传递方向布置筒芯内模的四边简支双向空心楼板,内肋和组间肋可不配箍筋,可视为各向同性双向板,按弹性理论计算其受弯承载力,按塑性理论计算其极限弯矩,按双向板计算截面抗弯刚度。

先简支后连续梁桥结构的疲劳性能与抗裂性能

采用等幅重复加载和按比例分级加载法,对3根铁路先简支后连续模型梁的疲劳性能和抗裂性能进行研究。根据3根模型梁疲劳试验和开裂试验结果,分析在正常应力状态下结构刚度,各典型截面混凝土、普通钢筋和预应力钢筋的应变随疲劳加载次数的变化规律以及重复加载对各关键断面特别是湿接缝断面抗裂性能的影响。研究结果表明重复加载能明显降低梁体刚度,并使梁体混凝土、普通钢筋和预应力钢筋的应变增大;重复荷载降低了湿接缝的抗裂强度,而对跨中截面和中支点截面抗裂强度无明显影响。

简支桥梁预应力损失计算方法

针对桥梁预应力损失计算的复杂性和不易测量性,本文基于光纤光栅传感技术,在一座预应力简支梁跨中埋设光纤光栅应变传感器和静力水准仪,对跨中应变和竖向位移进行了5年的监测,考虑预应力和自重长期作用,对桥梁结构进行变形几何分析和受力分析,建立了简支梁跨中截面应变、位移和荷载之间的关系,提出了预应力简支梁跨中截面预应力损失计算方法。利用桥梁长期实测应变和位移,计算得到成桥四年后桥梁的预应力损失为14.6%。与规范方法计算结果基本一致,验证了该方法的可靠性和有效性。相比规范中的方法,该方法所需参数少,计算简便,且是基于实际桥梁参数,具有一定的准确性;通过在实际桥梁中布设传感器,可对大范围内预应力简支梁预应力损失进行分析,并可实现对简支梁桥预应力变化的长期监测和桥梁健康状态的评估。

宽幅空心板梁锚固端纵向抗裂的实用分析方法

针对宽幅空心板锚固端在局部承压试验研究中产生纵向裂缝的问题,分析了纵向裂缝产生的原因,并结合宽幅空心板锚固端截面设计提出纵向抗裂的分析模型,推导纵向抗裂的分析方法,探讨了锚固端截面尺寸、作用在腹板上的预压力偏心矩以及剪切面上抗剪钢筋对宽幅空心板纵向抗裂能力的影响,并编制了纵向抗裂分析程序。最后,采用编制的程序对宿迁-淮安高速公路宽幅空心板梁锚固端截面设计进行纵向抗裂分析,分析结果与现场局部承压试验相吻合。

高速铁路大跨混凝土简支梁桥减隔震方案研究

位于高烈度地震区的高速铁路大跨混凝土简支梁桥质量大,结构重要性程度高,抗震设防问题十分突出。宝兰高铁三阳川1号特大桥采用48 m大跨混凝土简支梁跨越渭河,桥址位于0.3g的高烈度地震区,抗震设计成为控制设计的关键环节。以三阳川1号特大桥48 m混凝土简支梁的抗震设防为依托,调研了当前铁路桥梁常用的几种减隔震装置,提出三种可行的减隔震方案,并建立有限元模型,对每种方案减隔震装置的适应性及减隔震效果进行模拟、分析研究。最后,对每种方案的优缺点进行了系统的综合比较,并成功将减震榫在高铁48 m大跨简支梁上进行设计应用。结论:(1)三种减隔震方案通过合理的参数设计,均可以达到较好的减隔震效果;(2)减震榫方案结构构造简单,减隔震效率高,成本低廉,不影响结构的正常使用,有利于推广使用;(3)经综合比选,宝兰高铁三阳川渭河1号特大桥48 m大跨简支梁采用分离式减震榫的减隔震设计方案。减震榫这种新型减隔震在高铁桥梁上的成功应用,丰富了减震榫在高铁大跨混凝土简支梁减隔震设计中的实践。

预应力活性粉末混凝土简支梁优化设计研究

活性粉末混凝土RPC(ReactivePowderConcrete)是一种具有超高强度、高韧性、高耐久性的新型水泥基复合材料.这里首先提出了RPC的计算原则,然后以强度和挠度为约束条件、以造价为目标函数,采用枚举法对预应力RPC简支梁进行了优化设计.在编制程序进行计算的基础上,使用多项式曲线拟合方法,得到了预应力RPC简支梁的跨度造价曲线、跨度梁高曲线和跨度预应力钢绞线用量曲线.并且给出了以跨度为变量的造价、梁高、预应力钢绞线用量的简化公式,在此基础上进行了RPC梁的跨度优化,推荐了合理的跨度取值范围.计算结果表明,对于跨度为30～60m的简支梁,进行优化后的造价降低最高可达29.3%.

提速状态下预应力混凝土简支梁受迫振动试验研究

通过对不同车速、不同编组情况下塑黄铁路小唐河大桥预应力混凝土简支梁桥动力性能的检测试验，研究列车提速条件下桥梁的动力特性及其动力响应。研究结果表明：列车以70和75km·h^-1速度运行时，其横向强振频率与桥梁横向自振特性相近，发生共振现象，PCT梁抑振措施应以提高梁体横向刚度为主；车速超过60km·h^-1时，PCT梁最大横向振幅均超过安全限值；PCT梁的横、参考值的40％～50％；跨中竖向自竖向振动加速度值都不大，均在《铁路桥梁检定规范》规定的限值以内；PCT梁的跨中横向振动频率明显偏低，只有振频率较大，竖向挠跨比小于《铁路桥梁检定规范》中的跨中竖向挠跨比通常值，说明梁体具有足够的竖向刚度。车辆编组方式对PCT梁的横向振幅影响较大，C64编组方式时梁体横向振幅最大，C64K编组方式时梁体横向振幅较小。

某大跨异型现浇预应力混凝土空心板结构分析

为准确计算空心板结构在荷载作用下的内力和变形,对比分析了采用拟板法、拟梁法、密肋梁法等简化计算模型与有限元实体分析模型的计算结果。结果表明,混凝土空心楼盖采用填充箱体对称布置时有着很好的各向同性性能,采用拟梁法和密肋梁法计算与框架柱相连的暗梁或拟梁时,其计算结果往往偏大很多,不宜直接采用。在此基础上,并进一步探讨了预应力筋的布置原则与方法。

铁路先简支后连续梁疲劳性能与抗裂性能试验研究

研究带有湿接缝的先简支后连续梁桥结构的疲劳性能和抗裂性能,对3条模型梁的疲劳试验和抗裂试验进行了研究。介绍了铁路预应力混凝土先简支后连续梁模型梁的设计和试验方法,根据3条模型梁疲劳试验结果,分析了在正常使用状态下结构刚度、各典型截面特别是湿接缝段混凝土、普通钢筋和预应力钢筋应变随疲劳加载次数的变化规律,指出重复加载明显降低了梁体刚度,并使梁体混凝土、普通钢筋和预应力钢筋应变增大。根据开裂试验结果,分析了重复加载对各关键断面特别是湿接缝断面抗裂性的影响,得出重复荷载降低了湿接缝的抗裂强度,而对跨中截面和中支点截面抗裂强度无明显影响。给出了关于铁路预应力混凝土先简支后连续梁疲劳性能和湿接缝抗裂性的一些结论和建议。

基于单板受力的混凝土空心板加固试验研究

"单板受力"是在役中小跨径装配式混凝土空心板梁桥的常见病害,为评价"单板受力"桥梁的承载能力,在对原结构承载能力计算和理论分析基础上,对预应力空心板和采用受压区补强加固空心板进行了对比试验研究,结果表明:空心板结构承载力满足要求,采用受压区补强加固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。

体外预应力简支混凝土梁基频的理论与实验研究

利用动力学原理推导了体外预应力简支混凝土梁的自振频率计算公式,进行了6根不同布筋方式的体外预应梁的动测试验,理论值与实测值比较发现,计算结果与实测值在张拉预应力阶段的最大误差是12.67%,在加载阶段二者间的最大误差亦在30%以内,还讨论了该公式的主要影响因素及实用性.

先简支后连续结构体系桥梁施工过程监测及其仿真分析

以浙江某高速公路跨江大桥引桥的原型桥为例,运用虚拟层合有限单元法,对先简支后连续结构体系的施工过程进行空间仿真分析,系统研究该类结构体系施工过程中的力学特性。认为:首期预应力张拉给预制构件的顶、底板提供了充足的应力储备,保障了连续预应力张拉及后期恒、活载作用下构件的安全;体系转换对构件的应力重分布具有重要的影响;不同的连续端混凝土浇筑和后连续预应力张拉顺序会导致永久支座负弯矩区的压应力储备不同。