矩形截面梁后张锚固区劈裂力计算的拉压杆模型法

针对矩形截面梁端部承受一个水平或倾斜锚固力的工况,根据主应力迹线构建出后张锚固区的拉压杆模型。在此基础上,利用拉压杆模型中节点力的平衡条件以及模型中的几何关系,推导出后张锚固区劈裂力大小的计算式。同时,利用有限元数值分析结果,拟合出劈裂应力合力重心位置的计算公式。在锚垫板宽度、锚固偏心距及力筋倾角变化的情况下,通过对比本文计算方法、美国AASHTO规范公式、欧洲FIP99建议公式的计算值以及有限元结果,表明所提出的劈裂力计算方法能够较好地反映锚垫板宽度、锚固偏心距以及力筋倾角对劈裂力大小以及劈裂应力合力重心位置的影响规律。与现有规范建议的计算公式相比,考虑的影响因素更为全面,计算精度更高。

基于静定拉压杆模型的高速铁路40 m箱梁梁端劈裂力计算

针对箱梁梁端劈裂力计算尚不明确的现状,以高速铁路40 m预应力混凝土箱梁作为研究对象,建立有限元模型,分析梁端D区应力分布,提出基于静定拉压杆模型的高速铁路40 m箱梁梁端劈裂力计算方法。该方法基于结构力学“两刚片规则”构建静定拉压杆模型,模拟总体区力流传递和荷载路径,进而计算箱梁梁端劈裂力。结果表明:高速铁路40 m箱梁D区长度约为2倍梁高,劈裂力出现在距梁端约1倍梁高处;依据“两刚片规则”静定拉压杆模型法计算所得的劈裂力为1 838 kN,与箱梁有限元分析接近,计算结果偏安全;相比AASHTO规范公式与线弹性应力法,“两刚片规则”静定拉压杆模型法适用于各种梁截面形式,能较好地反映总体区受力机制,构形明确,计算简单,是1种切实可行的箱梁梁端劈裂力计算方法。

多束同心锚锚固区的劈裂力研究

提出预应力箱梁桥设计中群锚锚固区设计存在的问题,并在此基础上进行大量的参数化分析,对群锚同心锚锚固区的劈裂力进行的探讨分析,并提出相应的简化计算公式,对指导实际工作有一定的意义。

外力作用下竹材不同尺度的断裂行为及机制

【目的】聚焦于探究在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下,竹材在宏观、组织和细胞等不同尺度的断裂行为,剖析外力作用下竹材断裂机制,为竹材新技术、新工艺、新产品开发提供理论依据。【方法】以毛竹为研究对象,对其施加顺纹劈裂和径向横纹压缩作用,利用场发射扫描电镜(FESEM)观察维管束和薄壁组织及导管、纤维和薄壁细胞的断裂形貌和裂纹扩展路径,结合纳米压痕仪测量纤维和薄壁细胞2类细胞壁的微观力学强度,探索竹材在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下不同尺度的断裂破坏特性。【结果】竹材在顺纹劈裂力作用下,宏观上呈顺纹劈裂破坏,断裂形貌近乎为直线状;在组织层面,维管束中纤维鞘和薄壁组织中沿顺纹劈裂,维管束中导管的细胞壁呈撕裂破坏;在细胞层面,纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏,有少数薄壁短细胞的细胞壁被撕裂。竹材在径向横纹压缩力作用下,宏观上呈压溃破坏,在顺纹方向形成系列不规则裂纹;在组织层面,维管束受到明显破坏,纤维鞘中形成不规则裂纹,导管的细胞壁被压溃,薄壁组织呈阶梯状分层破坏;在细胞层面,与顺纹劈裂力的破坏模式相似,纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏,不同的是裂纹在部分薄壁短细胞交接处会发生转向,沿径向拓展,使断裂面呈阶梯状。竹材纳米压痕结果显示,纤维和薄壁细胞的胞间层硬度和模量均低于次生细胞壁。【结论】竹材在不同外力作用下,其宏观破坏行为不同,在顺纹劈裂力作用下呈顺纹劈裂破坏,在径向横纹压缩力作用下呈压溃破坏,但在细胞层面上无论纤维还是薄壁细胞均以胞间层撕裂破坏为主。裂纹在纤维和薄壁细胞的胞间层产生,并沿细胞之间界面的横向和纵向传播,使纤维细胞剥离,纤维鞘被分散成纤维束,薄壁细胞脱落,薄壁组织分层。结合纤维和薄壁细胞壁层的微观力学性能发现,由于胞间层的微观力学强度小于细胞壁层,顺纹劈裂和径向横纹压缩作用引起的胞间层断裂及裂纹在横向和纵向的传播,能实现纤维和薄壁细胞分离。

盾构掘进过程中防止泥水劈裂的泥水压力设定

泥水盾构掘进过程中,泥水压力是其重要的掘进参数。特别是在过江越海隧道修建过程中,泥水压力设定不当易发生泥水劈裂、喷发到江底引发江水倒灌等工程事故,如Heinenoord第二隧道。为防止泥水劈裂的发生,结合已有研究成果给出了地层劈裂抗力的估算方法、测定原理和现场测定方法。讨论了控制泥水压力、提高隧道上覆土层强度、增加隧道覆土厚度和提高泥水的黏性和比重等防止泥水劈裂的方法,并指出控制泥水压力具有实时、有效和经济的特点。在此基础上,结合工程施工中的一般条件和特殊条件,对泥水压力的设定范围进行了研究。研究结果表明:①一般掘进条件下,使用地层静止土压力作为泥水压力的设定上限是安全的,不会发生泥水劈裂地层现象。②在盾构穿越建筑物等超载条件下,由于局部超载的存在导致其泥水支护压力增加,此时可以运用地层劈裂抗力的余量,适当提高泥水容重和支护压力。③在特殊情况下,如盾构带压换刀等,需要提高泥水压力时,宜使用所提供的现场泥水劈裂仪对地层的劈裂抗力进行精确测定后设定泥水压力上限。

爆力劈裂器研究

本文以岩石断裂力学理论为基础,用孔壁上刻有“∨”形槽的炮孔,其内置入以爆炸力为动力的劈裂器在炮孔内部作功,达到成型分离石材的目的。

PVA-ECC与既有混凝土黏结面抗渗及劈裂抗拉试验

采用相对渗透系数法和劈裂抗拉法,开展了聚乙烯醇纤维增强混凝土(PVA-ECC)与既有普通混凝土黏结面抗渗及劈裂抗拉试验,分析界面处理方式、界面剂种类和养护时间对黏结面抗渗性能及劈裂极限力的影响.结果表明:随着界面粗糙度的增加,黏结面渗透系数减小,劈裂极限力增大,抗渗性能和黏结性能得以提高;不同界面剂中,采用膨胀水泥浆处理的黏结面抗渗性能最好,而采用环氧树脂界面剂处理的黏结面劈裂极限力最大;养护时间从14d增加到28d时,刷毛平界面膨胀水泥浆(S-P)复合试件的渗透系数下降了75.2%,劈裂极限力增大35.0%;PVA-ECC与既有普通混凝土黏结面的渗透系数与渗水后的劈裂极限力呈线性关系,且前者随后者的增大而减小.

后张锚固区抗劈裂配筋设计方法研究

根据主应力迹线构建出后张锚固区的拉压杆模型,在此基础上,利用拉压杆模型中节点力的平衡条件计算劈裂力大小,通过对比拉压杆模型法、美国AASHTO规范公式、以及有限元结果,表明拉压杆模型法考虑的影响因素更为全面,计算精度更高。最后,通过实例示范了抗劈裂钢筋的配筋设计方法。

预应力混凝土T梁桥端部锚固区拉压杆模型及配筋设计

根据有限元应力分析结果,抽象出力流传递路径,提出了T梁端部锚固区拉压杆模型的构形方法.通过对劈裂应力的数值积分,计算合力作用点位置,并将其作为拉杆位置确定的依据.分析表明,由于T梁端部锚固力的合力对截面形心的偏心距不大,劈裂应力合力作用点至锚固端的距离与梁高的比值,基本不受锚下预加力大小、梁高以及翼板宽度变化的影响,大小稳定在0.67~0.69之内.最后,应用该构形方法,得到了跨度为20~50m的T梁端部锚固区拉压杆模型,将由拉压杆模型计算出的劈裂力大小与精细化有限元分析结果进行了比较,其比值分布在1.16~1.34范围之内,由此可见,由拉压杆模型给出的劈裂力计算值与有限元分析结果之间相差不大,且偏于安全.

国内外预应力混凝土锚固区设计规范对比分析

我国预应力混凝土锚下开裂现象比较普遍,在对国内外预应力混凝土锚固区设计规范进行对比分析的基础上,以具体试验为例,分别采用不同规范进行了锚下极限承载力计算,并进行对比统计分析,得到了一些有意义的结论。

连续刚构桥悬臂施工中腹板斜裂缝分析与控制

文中以某预应力连续刚构桥为工程实例,分别利用midas建立整体杆系模型、ANSYS局部实体模型。分析了悬臂施工中腹板沿波纹管方向斜裂缝产生的原因。提出了计算此类裂缝的思路:拉压杆模型计算承载力,轴心受拉计算裂缝宽度。消除此类裂缝的最佳有效方式是施工中先张拉竖向预应力。

混凝土锚下局部应力分布规律研究

目前我国预应力混凝土锚下开裂现象比较普遍,已经严重影响了该类结构的安全性和耐久性,造成该问题的原因可能与目前对预应力锚下混凝土的应力分布规律认识不足有关。为此,以单中心直锚为分析对象,建立了有限元模型,对锚下应力分布状态进行了详细的分析,并以承压比为参数,分析了承压比与劈裂力和胀裂力的关系,得到了一些有意义的结论。

后张预应力构件的锚固区设计浅析

本文通过对比我国交通运输部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)(下文简称《公预规》)和美国公路运输协会《AASHTO LRFD BRIDGE DESIGN SECIFICATION》(下文简称《AASHTO》)两套规范,总结了后张预应力混凝土锚固总体区的基本应力状态,比较了两套规范所给出的相关设计原则和细节。

国内外预应力混凝土锚固区设计规范对比分析

针对目前我国预应力混凝土锚下开裂现象,在对国内外预应力混凝土锚固区设计规范进行对比分析的基础上,以具体试验为例,分别采用不同规范进行了锚下极限承载力计算,并进行对比统计分析,得到了一些有意义的结论。

某后张法预应力混凝土T梁锚固区优化研究

后张预应力混凝土的锚固区受到预应力锚固集中力的作用,存在局部承压和应力扩散问题,是混凝土桥梁中的典型应力扰动区。通过力学分析后张法总体锚固区存在的劈裂力、剥裂力及边缘拉力,建立有限元实体模型,对某后张法预应力混凝土T梁锚固区不同预应力配束进行了对比计算,结果表明,合理的配束设计能有效降低锚固区的劈裂应力与剥裂应力。

对岩体缺陷调查与工程处理方法的研究

在各类岩体内 ,存在着许多影响工程地质与水文地质性质的岩体缺陷 ,对这些缺陷必须进行工程处理方能达到某种要求。目前几乎普遍存在着对处理方向和处理工艺不考虑或很少考虑岩体的工程地质与水文地质条件 ,因而获效不甚理想 。

后张预应力桥梁中间锚固区的拉压杆模型方法

中间锚固区受到锚前扩散和锚后牵拉的双重作用,是桥梁结构中典型的应力扰动区。首先,通过弹性应力分析和主应力迹线分析,揭示了中间锚固区的受力特点,得到了锚固力经由锚前扩散和锚后牵拉的分配比例。进而,构建了能真实反映中间锚固区力流传递的拉压杆模型,并依据最小应变能原理对模型的构形进行了优化。最后,利用拉压杆模型的静力平衡条件,得到了锚前劈裂力和锚后斜向牵拉力的解析计算公式,其计算精度通过与有限元积分结果对比得到了验证。