铁路新型标准混凝土箱梁预应力锚固区力学行为精细化研究

标准混凝土箱梁在我国铁路建设中得到了广泛应用。铁路应用某新型标准混凝土箱梁,采用单排大吨位的预应力锚固形式,共计在梁端设置了17个预应力锚固区。相较于武广客专等应用的双排预应力钢束标准混凝土箱梁,其腹板预应力锚固区的局部应力分布及精细化力学行为值得进一步研究。通过建立新型标准混凝土箱梁空间有限元模型,考虑材料的非线性行为,对箱梁端部预应力锚固区的局部应力场及裂缝开展高精度计算分析。研究结果表明:预应力钢束张拉过程中锚固区混凝土最大主压应力位于N6(腹板最上部预应力钢束)的喇叭口边缘,为33.45 MPa;最大主压应力小于其抗压极限强度值,集中在喇叭口的环向范围内,整体呈现区域小、收敛快的分布形式;标准混凝土箱梁的主拉应力值随预应力钢束张拉不断增大,其中N3(腹板最下部预应力钢束)区域的主拉应力变化最为显著,张拉完成后,锚固区混凝土最大主拉应力达到了混凝土抗拉极限强度,主要分布于锚垫板四周,最大裂缝出现在N6锚垫板上边缘的两角处,裂缝宽度为0.088 mm。混凝土封锚可有效降低预应力锚固区的开裂风险,但在实际服役环境中仍应对此区域进行重点关注。

后张预应力混凝土梁钢束锚固损失研究

从分析后张曲线预应力钢束微段的切向平衡条件出发,导出计算锚固损失的精确公式。通过比较在反摩阻影响长度范围内钢束应力相对于端部应力的增量与摩阻损失之间的大小,揭示摩阻作用与反摩阻作用之间的差别。结合数值算例,评价我国现行桥梁设计规范中锚固损失计算方法的近似程度。研究结果表明:反摩阻作用小于摩阻作用;我国现行铁路桥梁设计规范中的锚固损失计算方法具有较高的精度,求得的钢束端部锚固损失计算值大于精确值,但不超过10%;我国现行公路桥梁设计规范中的锚固损失计算方法会导致偏差过大,求得的反摩阻影响长度可超过精确值50%以上。

采用铸造垫板的预应力混凝土锚固区传力性能试验

结合行业标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》的修订,完成38个局部承压试件的单调加载或循环加载试验,研究采用国产铸造垫板的预应力混凝土锚固区传力性能,包括破坏模式、开裂荷载、极限承载力和裂缝宽度等,并进行相关影响参数分析。试验结果表明,采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)局部受压承载力公式估算整体铸造垫板锚固区的极限承载力与试验值会有较大偏差,有必要在国内相关标准中纳入后张预应力混凝土锚固区传力性能检验要求;大多数单调加载试件的极限承载力能达到预应力筋极限抗拉力标准值(Fptk),但仅有少数能达到1.2Fptk,且单调加载试件的极限承载力约为循环加载试件的1.1倍;喇叭管上设置二次翼缘、增大螺旋筋圈径、提高混凝土强度以及加大锚固区承压面积可提高锚固区极限承载力,而表层箍筋的配置可提高锚固区开裂荷载并减小劈裂裂缝宽度。

折线先张预应力混凝土箱梁钢绞线锚固区应力研究

针对某高速公路淮河桥35 m跨度折线先张预应力混凝土箱梁端部锚固区开裂的问题,根据梁端腹板厚度的变化、钢绞线锚固失效段的设置分4种工况对锚固区的局部应力进行了分析.结果表明:采用工况4的方案可有效减小梁端混凝土的局部应力防止开裂,即将梁端部的腹板厚度由原设计300mm增大为400 mm,同时部分钢绞线设置端部锚固失效段;提出了适当增加梁端腹板厚度、合理设置钢绞线锚固失效段等防止梁端混凝土开裂的措施,并通过实际工程梁端混凝土局部应力的量测进行了验证.

预应力混凝土空心桥塔锚固区受力特点研究

无中间横梁的预应力混凝土空心桥塔构造简单、施工方便、节省工程量。但拉索锚固区通过双向预应力平衡强大的拉索水平分力，受力十分复杂。为研究索塔锚固区的受力特点，对芜湖长江大桥进行了足尺模型试验，并结合有限元分析，指出了索塔锚固区的应力分布特点，其结果对于类似结构的设计具有重要的参考价值。

欧洲规范后张法预应力梁式构件锚固区局部验算探讨

欧洲规范越来越广泛地应用于海外项目的桥梁计算设计中。该文详述了欧洲规范中后张法预应力梁式构件锚固区的验算方法,给出了具体计算实例,并与美国规范和中国规范的验算方法进行了简单对比。

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。

混凝土斜拉桥索塔锚固区预应力设计的拉-压杆模型法

简要论述了拉-压杆模型方法的理论及一般设计过程,推导了基于中国规范的混凝土压杆有效强度计算公式,并给出了预应力及普通钢筋拉杆的强度计算公式。针对混凝土斜拉桥索塔锚固区预应力设计,采用拉-压杆模型方法对箱形断面索塔锚固区进行分析,并建立拉-压杆模型,定量设计出预应力钢束。建立三维实体单元有限元仿真模型对索塔锚固区进行分析,其结果验证了拉-压杆模型的精度和可靠性。

预应力混凝土箱梁桥锚固区裂缝分析

预应力混凝土连续梁桥是一种被广泛使用的桥型,但近些年在一些跨径较大的已建桥梁中也出现了较多的病害。预应力混凝土箱梁桥锚固区裂缝是预应力混凝土箱梁桥的常见病害,严重的甚至威胁到桥梁整体的使用性能。本文通过受力分析及有限元计算对箱梁桥锚固区的常见裂缝进行研究,分别对锚固齿板的不同位置进行有限元分析。并根据有限元分析结果提出了锚固区的简化计算方法及构造配筋方式,最后得出针对这些裂缝现象的可行的控制方法。

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。

预应力混凝土锚固区承压能力的研究

在试验数据的基础上,分析了承压板厚度和间接钢筋配置的形式、位置及数量对后张拉预应力混凝土锚固区局部承压受力性能的影响。

后张法预应力桥梁锚固区的拉压杆设计方法

介绍了应用拉压杆模型进行后张法预应力桥梁锚固区设计的具体方法及试验研究情况,提出了一些建议,有关经验可供相关专业人员参考。

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。

大跨预应力混凝土箱梁锚固区局部应力研究

针对杭州湾跨海大桥70 m预应力混凝土箱梁大吨位钢索张拉时的结构安全性,用三维有限元方法建立了考虑锚具、螺旋钢筋以及孔道影响的精细分析计算模型,研究了锚固区混凝土的主应力分布状况以及传递机理,根据实测和理论分析结果对比,验证了理论分析锚固区应力的合理性和精度.研究结果表明,锚杯末端圆环形肋板与锚垫板共同参与预压力的传递,并在锚下形成两个局部承压区和横向崩裂区;最大主拉应力和主压应力均发生在锚垫板下侧局部区域;特殊锚具的锚下局部应力可以根据单锚受力条件进行验算,不需要考虑群锚的共同作用;张拉过程中锚具本身的应力远低于材料的屈服应力;锚垫板下侧的拉裂破坏是可能导致采用特殊锚具的大吨位预应力结构在钢索张拉过程中损伤的主要破损类型.

预应力混凝土内部锚固区计算

给出了应用于后张预应力混凝土构件内部锚固区配筋设计的拉压杆模型,提出配筋设计方法并进行了试验验证,结果证明STM方法应用于预应力混凝土内部锚固区的配筋计算和局部承压验算是有效的。

后张无粘结预应力混凝土锚固端的设置

通过施工实践总结,介绍了单根无粘结预应力筋锚固端的具体设置方法。

用钢纤维混凝土加固预应力锚固区

在后张预应力梁中,在梁端锚垫板后方设置了层层叠叠的附加钢筋,除了钢筋网片,还有螺旋筋,为的是让它们抵抗锚头传来的巨大压力。但这会造成梁端处的钢筋、波纹管、锚垫板喇叭口的极度拥挤,钢筋绑扎十分困难。更重要的是,浇筑混凝土时难以振捣密实,甚至会出现空洞,造成适得其反的后果。实验已经证明,在浇筑锚下混凝土时,掺入适量钢纤维,就可以完全取消这些螺旋筋和箍筋,既保证了锚下混凝土的承压力,又大大减化了施工。

斜拉桥单向预应力体系索塔锚固区足尺模型试验研究

为研究布置单向预应力的混凝土索塔锚固区的传力机理,明确该类新型索塔锚固区的实际受力状况,以广中江高速公路西江水道桥为工程背景,进行了索塔节段足尺模型试验和有限元数值分析,试验中特制了与实桥一致的平行钢丝索短索,并设计了斜向加载反力梁,以模拟斜拉索的大吨位斜向荷载;试验过程中观测结构的应力、变形以及裂缝发展.研究结果表明:理论分析与试验结果吻合较好,结构在1.2倍设计荷载下仍处在弹性受力状态,主要受力部位未发现裂缝;推算抗裂安全系数为2.04,布置在顺桥向塔壁的单向预应力能够提供足够的压应力储备.

斜拉桥索塔锚固区直向短束预应力损失研究

为克服斜拉桥混凝土索塔锚固区布置环形预应力筋在受力和施工方面的不足,提出一种新型单向预应力布置型式.该布置型式下预应力筋长度较短,其损失规律和施工工艺与普通长束预应力筋有所不同.为研究这种直向短束预应力筋的损失特点,进行了足尺模型试验,重点对摩阻(包括孔道摩阻和锚具摩阻)损失,锚固回缩损失以及伸长量控制方法进行了研究,并对锚下预应力筋进行了短期观测.结果表明:预应力总损失约为26%,锚固回缩损失占总损失的50%以上;孔道摩阻损失占总损失的12%左右,锚圈口摩阻损失占20%,此二项不同于大多文献和规范建议的作忽略考虑;"伸长量控制"在短束预应力施工控制中同样适用,但其对施工误差极为敏感,必须保证张拉质量,控制误差应放宽至±9%.

预应力混凝土斜拉桥异形截面索塔锚固区力学性质研究

本文以某预应力混凝土斜拉桥为研究对象,对该桥异形截面索塔锚固区的受力性能进行了研究。研究结果表明:预应力混凝土斜拉桥异形截面索塔锚固区模型实验测试值与有限元理论值吻合程度较高,两者值接近,呈现出线性变化趋势,斜拉桥异形截面索塔的折线型长边内侧拐角处与连接部位外侧是索塔结构中的易裂开区域,且直线型长边的抗裂能力高于折线型长边,尤其是内侧拐角处。