大跨度钢筋混凝土组合梁桥静载测试及初应力分析

大跨度钢筋混凝土组合桥梁顶推法施工后,成桥载荷测试比普通桥梁的成桥载荷试验更具有质量控制意义。文章以某顶推法施工的组合梁桥静载测试为例,梳理该静载试验、有限元分析验证的相关过程、技术要点及分析结果。结果表明,组合结构梁桥的实际应用状态优于设计状态。现场静载试验与有限元分析验证方式,对大跨度钢筋混凝土组合梁桥成桥质量检测和评估,具有一定工程检测参考性。

钢管初应力对哑铃型钢管砼拱桥承载力影响分析

钢管初应力对钢管砼拱桥承载力影响一直是工程界关注的问题。根据拱桥达到极限承载力时拱圈截面受力特点,为综合考虑钢管初应力及钢管与核心砼之间套箍效应的影响,提出综合应用了包含初应力的实体-空间梁单元和空间梁单元来计算哑铃型钢管砼拱桥承载力的新方法,并推导了相应的刚度矩阵,编制了计算程序。在此基础上,分析了不同初应力系数、不同含钢率和不同跨径等因素对哑铃型钢管砼拱桥承载力的影响规律,计算结果表明,钢管初应力使哑铃型钢管砼拱桥承载力降低,最大降低值可超过10%。为便于工程设计和施工参考,该文最后提出了考虑初应力影响时哑铃型钢管砼拱桥钢管初应力限值和承载力影响系数计算公式。

钢管混凝土拱桥初应力问题

钢管混凝土结构在施工过程中会在钢管内产生初应力,因此综述了钢管混凝土柱的初应力问题和现有构件的研究成果,并在此基础上分析了几座已修建的不同跨径及截面形式的钢管混凝土拱桥的初应力度的范围,同时对钢管混凝土拱桥的初应力问题进行了初步探讨,最后提出了钢管混凝土拱桥初应力问题的研究方向及建议。

钢管初应力对方钢管混凝土构件性能的影响研究

在14根方钢管混凝土构件试验的基础上,分析了初应力系数、荷载偏心率、混凝土强度、试件长细比等因素对承载力的影响,给出了钢管初应力对方钢管混凝土压弯构件承载力的影响系数,采用ANSYS有限元分析程序进行了非线性全过程分析.

初应力对哑铃型钢管混凝土拱承载力的影响

根据钢管混凝土拱桥特点,采用包含初应力的实体—空间梁单元法来计算哑铃型钢管混凝土拱桥承载力的方法,计算3种哑铃型拱肋,分析了不同初应力系数、不同含钢率和不同跨径的因素对哑铃型钢管混凝土拱桥承载力影响规律,结果表明,初应力导致拱肋的极限承载力下降。

初应力法解拉压双弹性模量问题

建议采用初应力法求解不同拉压双模量弹性问题。采用等参单元，并在高斯积分点上判断应力状态，具有精度高和计算量小的特点。给出有关算例表明与理论解的结果符合很好。

长期轴压下有初应力的CFRP约束混凝土柱应力-应变关系分析

为了研究有初应力的CFRP约束混凝土柱在长期荷载作用下的应力-应变关系,对有不同初应力的12个CFRP约束混凝土柱进行了三种模式的长期荷载试验,观测了初应力和长期荷载对CFRP约束柱的长期变形、峰值点应力、应变及应力-应变曲线特征的影响。试验结果表明,在长期荷载作用下,包裹CFRP后的构件比未包裹的长期变形小,并随初应力水平的提高,构件的长期变形增大;长期荷载对峰值点应力、应变的影响随初应力水平的提高而增大,在初应力水平较高时有减小的趋势;与短期荷载相比,长期荷载作用后的应力-应变曲线特征没有发生明显变化。在此基础上,选取ACI 209-92模型和Findley模型分别作为混凝土和CFRP的徐变模型,提出了CFRP约束混凝土柱长期变形的计算方法,并针对三种加载模式,分别建立了长期荷载下CFRP约束混凝土柱的应力-应变关系计算模型,结果表明模型的计算曲线与试验曲线吻合较好。

初应力位形上小的变形问题

论文研究初应力杆的小变形问题。用初应力作为参数,提出初应力位形上小变形问题的位移变分原理;针对直杆的几何特点,提出了用数值参数描写直杆初应力,用所提出的变分原理建立了初应力杆的小变形位移分量的定解问题。所得的方程中包含了初应力的数值参数。分析表明,初应力的不同的数值参数可以对相关的刚度、压杆的临界力以及基本变形的耦合与固有频率产生显著的影响。

初应力对压电层状结构声表面波传播性能的影响

研究了压电层状结构中初应力对广义Rayleigh波传播相速度和机电耦合性能的影响，通过求解合初应力的运动微分方程，对自由界面电学开路和短路两种情况得到了相应的相速度方程．给出了具体的数值算例，所得结果对于提高和改善声表面波器件性能有参考意义．

钢管初应力对钢管砼拱桥承载力影响非线性分析

基于非线性问题的平衡方程和空间梁单元非线性几何方程,推导了一般线弹性关系下计入初应力影响的空间梁单元显式切线刚度矩阵。针对钢管混凝土哑铃型截面的构造特点,提出了组合空间梁单元法,较好解决了哑铃型截面钢管初应力的计算与存储问题,并给出了承载力分析时单元划分的具体方法,编制了专用计算程序,计算结果与试验吻合良好。开展了不同钢管初应力系数、不同截面含钢率和不同跨径对钢管混凝土拱桥承载力的影响分析。结果表明,钢管初应力将使钢管混凝土拱桥的承载力降低,降低幅度与拱肋截面型式有关,承载力最大降低值可超过30%。最后给出了三种考虑钢管初应力影响的常用拱肋截面型式拱桥承载力影响系数实用计算公式。

钢管初应力对钢管混凝土压弯构件承载力的影响研究

钢管初应力对钢管混凝土力学性能影响一直是众所关注的问题之一。首先进行了钢管初应力对方钢管混凝土压弯构件力学性能影响的试验研究 ,然后对考虑钢管初应力影响时 ,圆形和方形钢管混凝土压弯构件的荷载 变形关系曲线进行了理论分析 ,计算结果得到试验结果的验证。在此基础上 ,分析了初应力系数、构件长细比、截面含钢率 ,荷载偏心率、钢材和混凝土的强度等因素的影响规律 ,最终提出考虑初应力影响时 。

纤维束张紧力缠绕复合材料飞轮初应力的三维数值分析

利用平面应力型全弹性模型的思想(即将纤维束张紧力缠绕看成多层复合材料薄环连续过盈装配的过程),建立了三维纤维束张紧力缠绕复合材料飞轮初应力分析模型,并给出了基于面-面接触算法求解张紧力缠绕复合材料飞轮初应力的三维数值方法。算例分析表明,三维数值分析得到的飞轮的环向初应力及径向初始压应力(数值)均略低于平面应力模型的结果,且这种差距随着飞轮轴向长度的增加而缓慢增大;三维分析证实了平面应力模型关于张紧力缠绕复合材料飞轮的初应力分析有足够的精度。最后给出了三维模型轴向效应的表征方法。

初应力拱侧向振动的固有频率

在初应力位形上附加变形场论的框架下,引入自然坐标系,采用平截面假设,建立对数值方法和解析方法十分有用的、初应力曲拱位移变分方程。给出了平面曲拱在平面初始变形状态下附加变形变分方程,将拱的初始内力嵌入其中。根据所得的方程,讨论了面内载荷对圆截面初应力圆弧形拱侧向振动固有频率的影响,给出了侧向振动固有频率与初载荷的解析关系。结果表明,面内初始载荷的存在减小了侧向挠曲的固有频率;减少的数值与用频率方法诊断构件缺陷通常可得到的灵敏度属同量级。

有初应力的FRP约束混凝土圆柱应力—应变分析型模型

为准确模拟有初应力的纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土的单轴受压性能,基于采集的103个试验数据,引入初应力水平影响因子,提出考虑初应力的FRP约束混凝土圆柱的峰值应力与峰值应变的计算公式,以及反映轴向—侧向应变关系的三折线计算公式,在此基础上再基于Mander本构模型的主动约束方程,建立有初应力的FRP约束混凝土圆柱应力—应变分析型模型。将该分析型模型和既有模型的计算结果与试验结果进行对比,结果表明:考虑初应力的该分析型模型的计算曲线与试验曲线整体吻合较好,由该分析型模型计算得到的峰值应力和峰值应变与试验结果的误差均在20%以内,优于部分既有模型。

高阶数值流形方法的初应力公式

高阶数值流形方法和高阶DDA方法可以显著提高结构变形的计算精度,但目前涉及几何非线性问题的研究成果大都计算精度差甚至不收敛,这是由高阶初应力公式的不准确或不正确引起的。本文介绍数值流形方法的大变形计算格式,基于平面三角形数学网格和多项式覆盖函数,提出高阶流形法的两种初应力处理方法,首次导出了高阶初应力的准确公式。该公式在分步计算的初应力累加中考虑了大变形结构的构形变化,并将初应力表示成多项式函数形式以满足单纯形积分的要求。文中给出的悬臂梁大变形数值算例与理论解的对比结果证明了方法的正确性。本文的方法和公式也适用于三维四面体数学网格,稍加修改后将可应用于高阶DDA方法和常规的有限元方法。

考虑初应力的钢管混凝土柱轴压承载力统一解

采用双剪统一强度理论,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,对有初应力的钢管混凝土轴压短柱的受力性能进行理论分析,引入考虑长细比影响的折减系数,建立了考虑初应力的钢管混凝土柱轴压极限承载力的统一解。将计算结果与文献试验结果进行对比,吻合良好,验证了公式的合理性。推导出一个新的初应力影响系数,并对其各参数进行分析。该结果为研究初应力对钢管混凝土轴压构件力学性能的影响提供了理论依据,具有一定的实际参考价值。

初应力对钢管混凝土偏压构件承载力影响的实验研究

通过２９根有初应力和无初应力构件的试验，了解了初应力对钢管混凝土偏压构件承载力的影响。同时，根据相关方程导得的计算公式，对有无初应力的钢管混凝土偏压构件进行了计算与对比，计算表明这种方法实用可行，所得结果可供设计参改。

大跨度钢管混凝土拱桥钢管初应力的释放转移

为了提高大跨度钢管混凝土拱桥主拱受力性能,提出了钢管初应力释放转移的新思路:在混凝土灌注前对钢管采取脱粘措施,混凝土灌注完成达到强度后,将钢管"切断",使钢管初应力转移至核心混凝土,然后将钢管重连,使钢管与混凝土共同承担后续荷载。采用有限元方法按以上思路对1座单圆管钢管混凝土拱桥和1座桁架式钢管混凝土拱桥进行了桥例分析。研究结果表明,如果不计钢管与混凝土之间的摩擦,钢管"切断"后,钢管初应力能够有效地释放转移至核心混凝土;钢管初应力释放转移后,与原设计相比,在成桥状态下拱肋钢管应力大幅降低,对于本桁架式桥例最大应力降低幅度为14.5%;管内混凝土应力大幅提升,但并未超过考虑套箍效应后的混凝土抗压强度。证明该方法能够显著提高大跨度钢管混凝土拱桥拱肋截面的组合效率,改善主拱的受力性能。

初应力场的Rayleigh波

讨论初应力场中Rayleigh波速的计算。这种情况下 ,Rayleigh波的传播就是迭加在预应力位形上的小变形运动。由于受初应力的影响 ,计算Rayleigh波速的公式变得复杂。用初应力修正介质的弹性模量后 ,波速方程成为简单的 6次代数方程 ,其中 5次项 ,3次项 ,1次项为零。与无初应力情况相似的这个方程易于求解。

初应力对大跨度钢管混凝土拱桥极限承载力的影响

针对钢管混凝土拱桥施工中存在钢管初应力的现状,采用大型有限元软件ANSYS对某主跨368 m的钢管混凝土拱桥进行了施工过程模拟仿真,在考虑双重非线性和一致几何缺陷后,得到了无初应力与有初应力的极限承载力稳定系数。研究结果表明,钢管混凝土拱桥的钢管初应力度较大,且混凝土收缩徐变引起的初应力不容忽视;初应力不仅对大跨度钢管混凝土拱桥的面内极限承载力有一定的影响,而且对于面外极限承载力有着不可忽略的影响。