配置HRB600级高强钢筋无黏结部分预应力混凝土梁变形性能试验研究

对5根无黏结部分预应力混凝土梁进行了抗弯试验,分析了预应力度和非预应力筋强度等级对构件变形性能的影响。结果表明:配置HRB600部分预应力的混凝土桥梁构件开裂前刚度按照JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》相关公式计算是合理的;预应力度的提高可以延缓试验梁开裂后挠度的发展,但对极限破坏时的挠度变化影响不大;提高钢筋等级可延缓构件开裂后刚度下降速率;提高预应力度和增加钢筋等级都会提高梁体的延性,增加其恢复变形能力。

部分预制预应力型钢混凝土梁受力性能试验与设计方法研究

为简化现场施工工序,创新将预应力技术与装配式技术集成应用于型钢混凝土结构中,提出部分预制预应力型钢混凝土(PPPSRC)梁。通过5个梁试件的受弯性能试验及5个梁试件的受剪性能试验,研究了预应力施加顺序、预应力度、预应力筋高度及预制混凝土种类对PPPSRC梁的破坏形态和截面应力发展的影响,并结合试验结果对各试件的裂缝发展规律、承载及变形能力进行了分析研究。研究结果表明:预应力施加于梁预制部分或施加于整个梁对PPPSRC梁受力性能影响较小,不同预应力施加顺序的试件开裂荷载与峰值荷载差值均在5%以内;预应力度和预制部分混凝土种类对PPPSRC梁的抗裂性能影响显著,其中PPPSRC梁的开裂荷载相较于普通型钢混凝土梁最高可提高166%,而预制部分采用超高性能混凝土相比预制部分采用普通混凝土的试件开裂荷载可提高33%。基于试验结果建立了适用于PPPSRC梁的受弯、受剪承载力以及开裂荷载的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

芳纶纤维筋有黏结部分预应力混凝土梁受弯性能研究

对以芳纶纤维筋为有黏结预应力筋、环氧涂层钢筋为非预应力筋的部分预应力混凝土梁的受弯性能进行研究,共进行了10根梁从混凝土开裂、裂缝开展直至梁受弯破坏的全过程试验。测定了梁的开裂弯矩,梁截面应变分布,变形的发展,裂缝出现、发展及分布情况,提出区分芳纶纤维筋破断及混凝土压坏的界限等效配筋率或界限中和轴高度,推导出芳纶纤维筋拉断和混凝土压坏同时发生,混凝土压坏、芳纶纤维筋未拉断及芳纶纤维筋拉断、混凝土未压坏等情况的受弯承载力计算方法,并提出芳纶纤维筋有黏结部分预应力混凝土梁短期刚度及裂缝宽度的计算方法。

配置600MPa钢筋部分预应力混凝土梁疲劳性能研究

为研究配置600MPa高强钢筋的部分预应力混凝土梁构件的受力性能及适用性,对四根配置HRB600级钢筋作为非预应力筋的有黏结与无黏结部分预应力混凝土梁分别进行静载及疲劳试验研究。结果表明:循环加载前梁体是否开裂对梁体混凝土的疲劳性能有明显影响,非预应力高强钢筋变形恢复能力没有受到疲劳荷载作用影响,无黏结部分预应力混凝土梁和有黏结部分预应力混凝土梁的抗疲劳性能都较好,配置600MPa钢筋的部分预应力混凝土梁能够在实际工程中得到很好的应用。

钢板混凝土+无黏结预应力组合加固撞损箱梁技术研究

为研究撞损箱梁不中断交通的加固技术,保证受损结构的加固效果,以某被车辆撞击损坏的装配式预应力混凝土箱梁加固工程为依托,对钢板混凝土+无黏结预应力组合加固原理及设计方案进行研究,并结合实际工程,对相关的施工关键技术进行分析。分析结果表明,对撞损的装配式小箱梁进行钢板混凝土+无黏结预应力组合加固,无黏结预应力抵消新增承载的不利影响,能显著提高撞损箱梁的承载力,加固效果良好,可为同类加固工程提供参考。

部分预应力部分粘结CFRP混凝土梁的受弯性能

为了改善碳纤维筋(CFRP)预应力混凝土梁的受力及延性性能,针对CFRP筋特殊的材料性能,在国内首次引入了“部分预应力部分粘结”的新概念。对CFRP筋与环氧树脂钢筋混合配筋的预应力混凝土梁进行了试验研究,结果说明梁的预应力度及预应力筋的无粘结部分长度会对CPFR筋预应力混凝土梁的受力及延性性能产生较大的影响。

部分预应力混凝土梁的应力和变形

本文运用有限元步进法，结合按龄期调整的有效模量法，对部分预应力混凝土梁在不同荷载阶段截面的应力和变形进行了分析探讨。分析时不仅考虑了混凝土的收缩、徐变以及预应力钢筋的松弛等因素的时效影响，而且当混凝土中所受的拉应力超过其抗拉强度时还考虑了混凝土开裂的影响。根据分析方法编制了部分预应力混凝土梁的计算分析程序，并运用该程序对某座部分预应力混凝土梁的截面应力和变形进行了详细分析。

疲劳荷载作用下部分预应力混凝土梁裂缝宽度计算模型

为了模拟部分预应力混凝土(partially prestressed concrete,PPC)梁疲劳裂缝扩展过程,建立在疲劳荷载作用下PPC梁裂缝宽度数值计算模型。首先,以静载黏结应力-滑移关系为基础,提出非预应力钢筋疲劳黏结应力-滑移关系;然后给出疲劳荷载作用下开裂截面非预应力钢筋应力计算方法,重点考虑不同类型受拉钢筋之间的应力重分布、累计残余应变(混凝土和非预应力钢筋)及受拉钢筋面积损伤的影响。最后,基于黏结-滑移理论,建立疲劳裂缝宽度计算模型,并利用2组(H1和H2组)PPC梁疲劳试验对其进行验证。研究结果表明:裂缝宽度计算值与试验结果吻合较好,同时对于低配筋率的H1组试验梁而言,利用该模型得到的裂缝宽度相对保守,因此,适于PPC构件的抗疲劳设计及验算参考使用。

有黏结预应力CFRP筋混凝土梁试验及非线性分析

通过6根梁试件的单调加载静力试验,对有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力、位移延性以及变形特性等进行了较系统的研究,并利用ANSYS软件对试验梁进行了非线性有限元分析。研究结果表明:有黏结预应力CFRP筋混凝土梁受力性能良好,具有较大的位移延性和变形能力;按配筋率的不同,梁试件的破坏模式分为受拉破坏和受压破坏2种;随着配筋率的增大和张拉控制应力的提高,有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的位移延性有所降低;和非预应力配筋为钢筋的梁试件相比,非预应力配筋为玻璃纤维塑料(GFRP)筋的梁试件的位移延性和变形能力稍低;典型试件的有限元计算值和试验值吻合良好。

缓黏结预应力混凝土梁耐久性能试验研究

为研究缓黏结预应力混凝土梁在长期荷载与腐蚀共同作用下的耐久性能,文章进行了14根缓黏结预应力混凝土梁及普通混凝土梁在荷载与氯盐干湿循环共同作用下的侵蚀试验,总结了荷载比、预应力度、干湿循环时间对不同受力部位的氯离子浓度沿深度分布和钢筋锈蚀的影响规律,以及荷载比和干湿循环时间对氯离子输运速度的影响规律。结果表明:在混凝土梁中施加预应力能有效减缓氯离子的渗透速度,增强构件的抗氯盐腐蚀能力;相同深度处的氯离子浓度随荷载比的增大而增大、干湿循环时间的增加而增大、与跨中距离的减小而增大;缓黏结预应力混凝土氯离子扩散系数与荷载比之间呈指数函数关系;荷载作用加速了钢筋锈蚀的进程;在裂缝控制等级相同的情况下,承担更大荷载比的缓黏结预应力混凝土梁的钢筋锈蚀程度与无预应力梁相当,体现出更佳的耐久性能。

无粘结部分预应力混凝土梁的挠度、裂缝宽度计算

首先建立了使用荷载下无粘结部分预应力混凝土梁开裂截面中性轴高度三次方程 ,从而可以得到相应截面的开裂截面惯性矩及有粘结非预应力钢筋的应力 ,而后利用中国公路桥梁规范关于部分预应力混凝土受弯构件的挠度验算方法及普通钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度验算方法来计算无粘结部分预应力混凝土梁的挠度、裂缝宽度。通过与取自 4个不同参考文献的 58个实测挠度、3个不同参考文献的 93个实测裂缝宽度值与计算挠度、计算裂缝宽度值的对比 。

配置高强钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁受弯刚度试验研究

HRB500级非预应力筋的加入能提高无粘结部分预应力混凝土梁正截面抗弯承载力,但对其变形性能的影响研究甚少,有可能结构的承载力满足要求,变形却不能满足正常使用要求.本文制作了9根无粘结部分预应力混凝土试验梁,研究非预应力筋强度等级、配筋率及预应力钢绞线布筋形式对刚度其影响.研究结果表明,试验梁开裂后刚度随非预应力筋配筋率的增大而提高;非预应力筋强度等级和无粘结钢绞线布筋形式对刚度影响较小.

配500MPa钢筋后张有黏结预应力混凝土梁抗震性能试验研究

500MPa钢筋是我国现阶段大力推广的受力钢筋,其构件的抗震性能研究尤为重要。通过9根后张有黏结预应力混凝土梁及1根普通钢筋混凝土梁的低周反复加载试验,对配置500MPa钢筋后张有黏结预应力梁的抗震性能进行分析,包括梁的滞回性能、骨架曲线、位移延性、刚度退化、耗能性能等。研究了换算配筋率、有效预应力、预应力筋合力点到构件边缘距离、预应力强度比、受压钢筋配筋量等参数对其抗震性能的影响。在此基础上,评估《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中有关预应力混凝土结构抗震设计相关规定的合理性。

缓粘结部分预应力混凝土T梁裂缝宽度的试验研究

为了研究缓粘结预应力混凝土构件的受力性能和使用性能,采用2种不同的方式制作了缓粘结预应力筋,即采用增强纤维塑料布缠绕的方式和PVC塑料管灌浆的方式,并对3根缓粘结部分预应力混凝土T梁进行了试验研究和理论分析,得到了试验梁在荷载作用下的裂缝发展和分布规律,以及荷载与最大裂缝宽度之间的关系。在试验研究的基础上,结合裂缝宽度的影响因素、试验梁的特性和国家现行标准规范,建立了缓粘结部分预应力混凝土梁最大裂缝宽度的计算公式,且计算结果与试验结果吻合较好。

超低温下有黏结预应力混凝土梁受弯性能试验研究

为确保预应力混凝土结构在超低温下的安全使用,借助超低温冷库和自制保温-加载装置,在不同温度点(20℃、-40℃、-70℃、-100℃)下对不同张拉控制应力(0fptk、0.75fptk)的12根有黏结预应力混凝土梁的受弯性能进行了试验研究。试验结果表明:有黏结预应力混凝土梁在超低温下仍能较好地符合平截面假定;在试件开裂前,梁的刚度受温度和预应力度的影响较小,而试件开裂后,梁的刚度随温度的降低而提高;低温下,预应力仍能有效提高构件的抗裂度和抗弯刚度;随着温度的降低,试件开裂荷载呈直线上升,试件的极限承载力呈加速上升,但其提高程度小于开裂荷载,试件开裂荷载与极限荷载的比值增大,变形性能降低;考虑材料低温效应后,代入规范公式得到的极限承载力是可靠的,而开裂荷载计算值较实测值大,仍需进行进一步研究。

重复荷载作用下无粘结部分预应力混凝土梁的抗剪强度

依据 8片无粘结部分预应力混凝土梁的试验结果 ,分析了在重复荷载作用下斜向裂缝、箍筋应力的发展机理及试验梁的破坏现象 ,研究了抗剪强度随疲劳次数的衰减规律 ,提出了疲劳抗剪强度折减系数的计算公式 ;并对影响箍筋应力主要因素进行了简要分析 。

缓黏结预应力混凝土梁长期受力性能试验研究

通过4根预应力混凝土梁在均布荷载作用下的长期受力性能试验,对其挠度和应变进行约400d的测试,并对缓黏结预应力混凝土梁与普通预应力混凝土梁的受力性能进行分析比较。考虑混凝土收缩徐变效应的影响,对6根圆形徐变柱进行约700d的长期徐变测试。试验结果表明:缓黏结预应力混凝土梁与普通预应力混凝土梁的挠度、应变实测数据变化规律基本一致。在试验全过程中,缓黏结预应力混凝土梁较普通预应力混凝土梁有较大的挠度、应变实测值,在持荷378d时,矩形、T形缓黏结预应力混凝土梁的挠度实测数据分别较普通预应力混凝土梁的挠度偏大9%、5%。卸载稳定后,矩形、T形缓黏结预应力混凝土梁的挠度实测数据分别较普通预应力混凝土梁的挠度偏大10%、4%,表明缓黏结预应力筋与混凝土之间具有足够的黏结力,具有有黏结预应力混凝土梁的受力特性。

部分预应力混凝土梁塑性铰区长度的研究

为了研究部分预应力混凝土梁塑性铰区长度 ,进行了简支梁和连续梁模型试验。试验结果表明 ,部分预应力比率RPPC愈大 ,跨中处和中间支座处的塑性铰出现愈晚 ,净配筋指标对M φ曲线的形状有很大的影响。给出了适用于变截面和不同配筋情况的PPC连续梁铰区长度计算公式 ,计算验证表明本计算公式简易可行。

无粘结部分预应力混凝土梁非线性全过程滞回分析

在已完成的16根无粘结部分预应力混凝土梁低周反复荷载试验的基础上,合理地选择了各材料的本构关系模型,深入分析了无粘结部分预应力混凝土梁的受力特性,通过设置刚性短臂将无粘结预应力筋的作用等效为外荷载,综合运用'分级加变形'和'分级加荷载'的方法,提出了无粘结部分预应力混凝土梁的非线性全过程滞回分析方法,编制了MATLAB计算程序.对比试验结果与计算结果,吻合程度良好,具有一定的理论和工程意义.

碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁受弯性能研究

研究以碳纤维筋为无粘结预应力筋和环氧涂层钢筋为非预应力筋的部分预应力混凝土梁的受弯性能。共进行了8根梁从混凝土开裂、裂缝开展直至梁受弯破坏的全过程试验。测定了梁的开裂弯矩,截面应变分布,变形的发展,裂缝出现、发展及分布情况。在实测碳纤维筋应力增量的基础上,提出了无粘结预应力碳纤维筋极限应力的经验计算公式,给出了碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁的短期刚度及裂缝宽度的算法。