钢板-混凝土组合加固梁的抗弯性能数值分析研究

为了研究钢板-混凝土组合加固梁(SPSS)的抗弯性能,利用ABAQUS有限元软件分别对传统钢筋混凝土(RC)梁和不同型式的钢板-混凝土组合加固梁进行非线性数值模拟,对比分析了梁的荷载-位移曲线、破坏状态、承载能力以及刚度退化曲线。结果表明:钢侧板可以有效分担梁所受剪力,延缓钢筋的屈服及混凝土斜裂缝的开展;采用U型钢板和增厚混凝土层的组合加固方式对梁承载能力的提升最为显著;钢板-混凝土组合加固方法可有效提升梁的初始刚度,延缓其刚度退化速率,提升塑性变形能力。

钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁的非线性有限元分析

以10根采用钢板-混凝土组合加固技术加固的钢筋混凝土梁的试验为基础,建立了钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁的非线性有限元模型。沿用了钢板-混凝土组合梁有限元分析中栓钉的荷载-滑移曲线及断裂模型,提出了新老混凝土界面的剪切-滑移模型,可以较好地模拟界面受力性能。采用有限元软件ABAQUS,模拟了一次加固、不同损伤加固及持载加固等加载情况下加固构件受力全过程和受弯破坏以及新老混凝土剥离破坏等破坏形态下加固试件的受力性能。在验证了有限元模型的准确性后,分析了钢板厚度、加固部分高度及长度等参数对加固构件承载能力及刚度的影响。最后提出了几点对钢板-混凝土组合加固RC梁的设计建议。

含软弱结构面膨胀土渠坡梁桩组合加固措施稳定性分析

在考虑南水北调中线工程膨胀土渠坡浅表层干湿循环影响以及深层软弱结构面存在的情况下,利用有限元强度折减法对原始边坡、单桩加固边坡,梁桩组合加固体系边坡进行三维数值模拟,通过分析坡体塑性区发展、土体位移、安全系数等,得到抗滑桩与坡面梁组合加固措施的抗滑机理,并指出梁桩组合加固措施在坡面形成的框架式的柔性支护体系对膨胀土渠坡浅表层以及深层滑塌有很好的抗滑效果,通过与单桩加固措施的对比分析体现了梁桩组合加固体系在加固受干湿循环影响以及软弱结构面控制的膨胀土渠坡的优越性。

钢板-UHPC组合加固损伤RC梁的受弯性能试验研究

为研究钢板-超高性能混凝土组合加固损伤钢筋混凝土梁的受弯性能,对1根RC梁及2根加固梁开展了试验研究,并对其承载力、挠度、应变、裂缝发展情况等进行了分析。结果表明:相较于未加固RC梁,加固梁在抗裂性能、刚度及极限承载力方面有了大幅提升,其中开裂荷载分别提高2.71倍、3.19倍,承载力分别提高了54%、65%,刚度提升近1倍。由于破坏模式均为新老混凝土界面剥离破坏,极限状态下钢板及钢筋均未达到屈服强度,未能充分发挥材料性能,在加固设计中应避免此类破坏的发生。此外,基于桁架模型理论对钢板-UHPC组合加固梁剥离承载力进行了理论推导,建立了理论计算公式。结果表明:基于桁架模型理论建立的剥离承载力公式计算值与试验结果吻合,相对差值在10%以内,此理论模型可靠。

新型多层组合连续钢便梁设计与力学性能分析

为解决多孔、大跨度及道岔区框架桥顶进施工中传统线路加固方法施工周期长、施工安全风险高、对铁路行车干扰大等局限性问题,提出一种由Ⅱ形截面钢梁拼接组合而成的多层连续钢便梁加固体系。采用数值模拟和现场试验相结合的方法,对该结构的整体工作性能进行研究分析。结果表明,该新型多层连续钢便梁截面内力符合平截面假定,整体受力状态良好。针对常用框架桥孔径设计了连续钢便梁加固体系并予以验证。该加固体系适用于不同的跨径组合,且具有整体性较好、组合多样化、构件轻型化、作业组装化的特点,可在实际工程中推广使用。

组合加固足尺预应力混凝土空心板梁抗弯性能

对3片足尺预应力混凝土空心板梁进行抗弯性能试验,其中1片足尺梁不进行加固,2片分别采用钢板-混凝土组合加固和钢板-预应力混凝土组合加固,分析了试验梁主要部位的应变、滑移、裂缝分布、承载力、刚度和延性;基于试验梁塑性破坏机理,并考虑二次受力的影响,推导了足尺试验梁的抗弯极限承载力计算公式。试验结果表明:加固后试验梁的破坏形态表现为塑性弯曲破坏,跨中横截面变形符合平截面假定;组合加固钢板与新混凝土之间以及加固部分与原结构之间相对滑移小于0.05mm,因此,加固后试验梁各部分协同工作性能较好;与未加固梁相比,钢板-混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.08倍,钢板-预应力混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.43倍,因此,组合加固能显著提高试验梁的极限承载力;与未加固梁相比,2片加固试验梁的延性系数均提高了21%,当试验荷载为200kN时,2片加固试验梁刚度分别提高了1.55、3.07倍,因此,组合加固能显著提高试验梁的刚度和延性;与钢板-混凝土组合加固技术相比,钢板-预应力混凝土组合加固技术对试验梁在使用阶段的承载性能和刚度的提高更加明显;2片加固试验梁抗弯极限承载力的计算值与试验值的比值分别为0.94和0.96,因此,抗弯极限承载力计算公式计算精度较高,可用于钢板-混凝土组合加固预应力混凝土空心板梁的抗弯承载性能计算与分析。