体外预应力UHPC无腹筋梁抗剪性能试验研究

为研究体外预应力超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)无腹筋梁的抗剪性能,设计了3片体外预应力UHPC无腹筋梁,剪跨比分别为1.44、2.56、3.67,采用四点加载的方式进行抗剪性能试验,获得了试验梁的荷载-位移关系、荷载-应变关系、破坏形态以及极限抗剪承载力。试验结果表明:体外预应力UHPC无腹筋梁的抗剪破坏方式均表现为脆性破坏,随着剪跨比的增大,试验梁破坏形态依次表现为斜压破坏、剪压破坏、剪拉破坏;剪跨比越大,斜裂缝的数量越少、倾角越小,试验梁的极限抗剪承载力越小,且减小趋势变缓。基于极限平衡法推导了体外预应力UHPC无腹筋梁的抗剪承载力计算公式,验算了14片无黏结预应力UHPC梁的抗剪承载力,该公式适用性良好。

基于实际损伤的桥梁体外预应力加固锚固区应力分析与配筋设计

为准确计算桥梁体外预应力加固锚固区应力,指导锚固区配筋设计,以一座4跨预应力混凝土连续刚构桥为背景,提出一种基于实际损伤的体外预应力加固锚固区应力分析与配筋设计方法。首先根据连续刚构桥下挠计算参数敏感性分析结果,确定计算参数组合,建立锚固区局部分析有限元模型;然后基于容许应力法对锚固区进行应力分析;最后对锚固区三向应力较大区域进行配筋设计。以3座桥梁为算例计算锚固区配筋量,并与基于全桥有限元法的实桥配筋结果进行对比,结果表明:采用该方法计算的锚固区横桥向、竖向和单锚局部承压区配筋量与采用全桥有限元法计算的配筋结果基本接近。该方法考虑了加固前原结构的损伤,对于非规则、异形锚固构造也具有适用性,同时避免了冗繁的全桥有限元建模与计算过程。

基于模型试验的体外预应力加固梁应力增量分析

为研究不同体外预应力加固方式对预应力混凝土(PC)梁受力性能的影响,对三根T形简支梁进行静载试验,观察PC梁的裂缝开展以及破坏情况,分析荷载、挠度、应变等的变化趋势,并提出预应力筋的极限应力计算公式,探讨体外加固预应力筋的有效高度、面积以及有效应力对体内外预应力筋应力增量的影响。结果表明:与未加固梁A1梁相比,A2梁的承载力提高了57.5%,A3梁的承载力提高了52.7%,可见不同的体外预应力加固方式对PC梁的承载力均有不同程度的提高;体外加固T梁的荷载-挠度曲线基本呈三折线,且预应力筋应力增量与跨中挠度基本呈线性关系;通过对比发现,体外筋有效高度增加时,体内外筋的应力增量分别随之减小、增加,而在其他因素影响下,体内外筋的应力增量均逐渐减小。

基于Midas civil的重载铁路简支T梁体外预应力加固研究

在近年来铁路重载趋势下,客运及货运运输量大幅度增加,这就使得铁路桥梁病害更容易发生,严重时会影响列车运营安全。基于此,依托衡阳市某重载铁路简支T梁桥加固工程,提出利用体外预应力加固法对该桥承载力进行提升,并利用有限元软件Midas civil通过静力和动力分析对该桥加固前后的承载性能进行对比,证明加固效果良好。

预应力连续箱梁桥体外预应力施工技术研究及应用

随着交通基础设施建设的不断推进,预应力连续箱梁桥作为大跨度桥梁结构具有重要作用,而体外预应力施工技术能够提高桥梁整体性能、延长使用寿命并减轻结构自重。本文研究了某跨河大桥预应力连续箱梁桥体外预应力施工技术,总结了体外索施工过程中的关键环节和工程施工难点,针对体外索的穿索过程、逐根钢绞线穿索和悬浮张拉等关键环节,对体外预应力施工技术进行深入探讨,为新建桥梁的体外索施工应用提供了宝贵经验,也为体外预应力施工技术的进一步优化和应用提供了参考。

超高风电塔筒竖向体外预应力施工难题及解决方案研究

近年来,国家大力发展风力发电工程,超高型塔筒能充分利用风能资源,提升整机发电量,因此成为主要的风力发电建造形式。竖向预应力系统作为加强塔筒结构整体刚度、稳定性、耐疲劳性的重要构件,其构造形式和施工方法近年来不断地得到改进和完善。文章以数个风电塔筒竖向体外预应力系统安装工程实践为例,针对施工中遇到的制索、吊装、扭转、张拉、折角、换索等技术难题,介绍其应用工况,分析难题的成因,并且提出了针对性的解决方案。该研究对同类工程的结构设计和施工具有一定的参考作用。

小半径大跨度体外预应力钢混组合梁桥设计研究

通过介绍城区改造项目地理位置,拟定桥梁设计方案,阐述了狭小空间互通桥梁的设计理念。在跨路净空受限的条件下,钢混组合梁极大限度降低梁高。结合有限元计算分析,拟定钢梁和混凝土桥面板尺寸,并采用主梁箱体内施加体外预应力的方式,增加主梁抗弯、抗剪承载力及主梁刚度,从而改善小半径、大跨度跨路桥梁的受力状态,为类似交通改造工程的桥梁设计提供参考。

连续梁桥的体外预应力索加固研究

体外预应力索加固技术具有简便易行、成本稳定可控等优点,可大幅提升现存桥的结构承受能力和抗震性能,可用于对服役桥梁的加固补强处理。文章调查了某连续T梁桥的常见病害,在此基础上,提出了体外预应力索加固的具体方案,分析了加固施工中的关键技术,并详细描述了体外预应力加固效果评价方法。结果表明,加固后的桥梁强度和应力明显提高,且符合常规指标要求,可达到提高桥梁性能的预期目标。

桥梁体外预应力加固设计方案研究

为了研究桥梁体外预应力加固设计方案,文章首先分析了桥梁受力特点和预应力原理,然后选择适宜的钢束、锚具、套管及胶材料,通过确定合理的加固设计参数和计算方法,提出了多种加固方案,并对其进行了优化选择,能够显著提高桥梁的结构强度和稳定性,本研究不仅为桥梁体外预应力加固提供了切实可行的设计方案,也为类似桥梁加固工程实践提供了理论依据和实践指导。

新型体外预应力加固混凝土框架柱抗震性能研究

研究新型体外预应力加固约束下混凝土框架柱的各项抗震性能。在ABAQUS有限元软件分析平台上,以轴压比、竖向预应力、钢带预应力3个参数为变量设计10个试件,开展框架柱在水平低周反复荷载下的抗震性数值模拟。与未加固前相比,加固后钢筋混凝土框架柱滞回曲线更加饱满,其中试件混凝土最大应力普遍上升,最高值是加固前的2.0倍;屈服荷载、极限荷载和最大荷载提升显著,提升幅度均大于60%;最大耗能指标增加了1.5倍,延性指标最高提升60%,刚度退化指标平均提高了60%。研究结果充分证明,新型体外预应力加固方法可以有效增强框架柱承载力和抗震性能。

考虑滑移效应的体外预应力波形钢腹板梁桥的应力增量

体外预应力筋的应力增量在波形钢腹板梁桥理论中至关重要。在已有的应力增量计算方法中,适用于波形钢腹板梁桥的方法相对较少,考虑预应力筋滑移效应的更少。为研究适用于波形钢腹板组合梁体外预应力筋应力增量的计算公式,考虑在转向块处体外预应力筋与混凝土之间滑移效应的影响,通过分析预应力筋的变形和结构整体变形的几何关系,推导出对称荷载作用下的应力增量计算公式。结合现有试验数据,利用Ansys建立了实体模型,使用非线性弹簧单元Combin39来实现预应力筋的滑移效应;并将求得的计算值与试验值和模型值进行比对分析。结果表明:推导的应力增量公式计算值与波形钢腹板组合梁试验值吻合较好,验证了该方法的适用性;考虑滑移效应影响时,结构的整体挠度和应力增量增大,承载能力降低。

体外预应力FRP筋混凝土梁受力性能的试验研究

为了研究体外预应力复合材料筋混凝土梁的破坏特征和承载性能,对12根全FRP筋试验梁开展了三分点加载试验,其中体外预应力筋为碳纤维增强复合材料(CFRP)筋,受力筋和箍筋采用玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋。对比分析预应力水平、剪跨比、混凝土种类等因素变化对GFRP筋混凝土梁承载力的影响,推导了包含预应力筋应力增量影响的受弯承载力表达式,并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明,无预应力梁的破坏主要由变形控制,施加预应力梁的破坏由变形控制转变为承载力控制。预应力FRP筋混凝土梁跨中挠度与预应力增量基本呈正比例关系。FRP筋梁承载力随剪跨比的增大而减小,且剪跨比对开裂荷载的影响更显著。混凝土种类对预应力梁开裂荷载的影响大,而对无预应力梁的开裂荷载和极限荷载影响较小。本文推导的预应力FRP筋混凝土梁承载力计算结果与实测值吻合较好。

基于体外预应力的铁路站场灯桥钢桁梁加固方案

铁路站场灯桥为简易钢桁梁结构,运营中常伴有钢构件锈蚀、结构下挠等病害。通过桥梁计算软件MIDA S建立模型进行理论分析可知,施加体外预应力,加固对改善杆件应力状态、抑制下挠具有显著效果。体外预应力钢束的锚固、减振具有良好的可行性、可靠性。在增大截面加固的基础上施加体外预应力,对灯桥钢桁梁进行加固具有非常好的效果,且施工简便,对铁路运营影响相对较小。

基于CR列式的平面体外预应力梁非线性有限元模型

将体外预应力筋视为在锚固位置和转向块位置分别与梁体固结及相连的常应变构件,基于锚固位置和转向块位置处体外预应力筋和梁体的几何关系,采用共旋坐标(co-rotational,CR)法导出体外预应力筋在结构坐标系中的切线刚度矩阵和杆端抗力.结合常规的几何非线性CR平面梁单元,建立体外预应力平面梁的几何非线性有限元模型并编制了程序,对一简支梁算例的两个工况进行了几何非线性分析并与ABAQUS程序进行了比较.结果表明:不管是预应力施加工况还是承受外载工况,对于梁端水平位移、跨中竖向位移和体外筋轴力,两种方法得到的计算结果吻合良好,从体外筋轴力方面而言,本文方法更能体现体外筋为常应变构件的受力性能,因此可用于体外预应力结构的非线性有限元分析.

碳纤维板-角钢-体外预应力索联合加固梁试验

针对钢筋混凝土原梁,采用粘贴碳纤维板-外包角钢-体外预应力钢绞线三种加固技术,形成联合加固梁。本文制作了六根试验梁,进行荷载试验研究,研究联合加固梁的工作机理,进行裂缝发展和破坏极限状态的分析研究。研究表明:粘贴碳纤维板-外包角钢-体外预应力三种加固技术协同工作,外包角钢的弯曲反弹恢复力和预应力钢绞线的竖向分力对碳纤维板提供了压力,可在碳纤维板面与钢筋混凝土原梁底面两者界面层产生摩擦力,摩擦力可以避免碳纤维板材的粘结滑移破坏,联合加固梁可以大幅度提高原梁结构的开裂荷载、结构刚度和极限承载力,联合加固梁临近破坏时,三种加固材料的强度可得到充分发挥,加固效果优良。

体外预应力UHPC梁预应力筋极限应力增量理论研究

为了解UHPC抗拉性能对体外预应力UHPC梁的影响,开展体外预应力UHPC梁受力至破坏全过程非线性分析,建立体外预应力UHPC梁预应力筋极限应力的计算方法和适用公式。首先在假定通长范围内体外预应力筋为常应变受力特性的前提下,采用迭代法精确求解体外预应力筋应变增量;然后编制体外预应力梁全过程非线性分析程序,并进行程序验证;最后参照国内外规范提出适用于体外预应力UHPC梁的预应力筋极限应力计算公式,以21根模拟体外预应力UHPC梁为研究对象,对比公式和非线性程序计算值。结果表明:体外预应力UHPC梁全过程非线性分析方法在计入UHPC抗拉性能的基础上精确考虑了体外预应力筋的受力特点,方法正确;考虑UHPC抗拉强度前、后计算所得的体外预应力筋极限应力增量相差2%~5%,说明UHPC的抗拉强度对体外预应力筋极限应力增量有一定影响;提出的公式具有一定的参考价值。

连续刚构桥体外预应力加固适用性研究

通过对预应力混凝土连续刚构病害调研、现状评估和有限元模拟分析研究,得出体外预应力加固连续刚构的适用条件及合理时机,提出了研究连续刚构桥体外预应力加固适用性条件,并通过实际工程案例对所提结论进行了验证,可为此类桥梁的体外预应力加固设计、施工和运营管理提供技术支持。

体外预应力技术在桥梁T梁加固中的应用

通过对某桥梁工程进行检查,发现桥梁存在各种病害,针对病害产生的原因进行了总结,对此提出了在桥梁T梁加固方案,通过方案比选,最终决定采用体外预应力技术对桥梁T梁进行加固处理。结果表明:加固后T梁的正截面抗弯承载能力、斜截面抗剪承载力均满足规范的要求;各梁的最大压应力值均小于规范的限值。此体外预应力技术在桥梁T梁加固中的应用效果显著,值得在类型项目中推广和应用。

体外预应力加固技术在桥梁维修中的应用

针对既有桥梁运营过程中出现的病害问题,通过分析桥梁常见病害及其产生原因,提出相应的处理措施,并对桥梁体外预应力加固技术进行了深入分析。实践表明,所用加固技术合理、可行、有效,取得了良好的维修效果。

公路预制箱梁体外预应力碳纤维板加固技术的应用研究

受环境、荷载及材料老化等因素的影响,桥梁服役时间过长,结构承载力就会下降。为保证桥梁受力满足设计荷载,需采取有效措施进行补强。鉴于此,文章分析了预应力CFRP板加固机理与技术特点,以A桥梁加固为典型工况,通过计算分析与工艺实施,经静力荷载试验检测,结果表明:预应力碳纤维板加固技术可有效闭合梁体裂缝,改善结构应力状况,显著提升结构刚度与承载力,同时预应力损失较小,具有良好的可靠性和耐久性,值得推广。