缓粘结预应力框架梁-钢次梁混凝土结构施工关键技术

目前,缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构体系研究处于起步阶段,在实际工程中几乎没有应用,并且尚未制定相关规范或设计手册。若想充分发挥缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构的性能优势,并广泛应用于实际工程中,必须对其施工工艺进行全面总结,归纳施工要点,把握施工质量,形成一套完善成熟的施工体系。该文通过调研,从缓粘结预应力技术、叠合板、混凝土主梁-钢次梁及各部分之间连接方式等几个方面进行了施工工艺研究,指出了施工过程中的注意事项。

预制装配式混凝土结构新型梁连接节点设计

对预制装配式工程混凝土结构新型梁节点设计问题展开研究,结合干式连接、湿式连接分析梁连接节点设计方式,对预制装配式混凝土结构新型梁连接节点形式展开分析,并引入实际案例具体研究。工程实例研究结果表明,梁中节点形式最优异,符合抗震、施工、运输要求,可应用于预制装配式工程项目中。

钢-混凝土组合梁预制桥面板受力性能研究

以福州某大悬臂钢箱梁-混凝土组合梁结构为研究背景,采用Midas Civil有限元分析软件进行了建模,分析了桥面板吊装过程、轮载最不利布置和抗剪连接的受力性能和裂缝状态。结果表明,工程桥面板各项指标均满足现行规范要求;墩顶桥面板裂缝宽度富余度较小。建议采取跨中压重、支点顶升或加大桥面板配筋等措施减小桥面裂缝宽度。

钢-混凝土组合结构桥梁拼宽设计与成桥试验研究

采用钢-混凝土组合结构对既有桥梁进行拼宽可有效缩短施工周期、降低整体梁高并减少墩柱数量,在城市繁忙交通路口的建设环境下综合效益明显。本文以实际工程为依托,对既有混凝土高架桥采用钢-混凝土组合结构展开拼宽设计,建立空间有限元模型展开拼宽桥梁的力学性能分析,并采用成桥试验研究手段研究桥梁的整体受力性能与工作状态,结果表明,采用钢-混凝土组合结构拼宽后的桥梁整体工作状态良好,实测结果与理论分析模型接近,结构体系安全可靠。

后浇整体式预制混凝土梁-板子结构抗连续倒塌机理研究

为研究后浇整体式预制混凝土(PC)结构的抗连续倒塌性能,设计并制作了两个2跨1/3缩尺后浇整体式PC梁-板子结构模型。试验中采用堆加均布荷载与Pushdown结合的加载方式研究其在边柱失效下的抗力曲线与破坏模式。试验结果表明:后浇整体式PC结构中预制板的整体性较好,开裂主要集中在预制板与梁交界处;在加载过程中PC子结构可有效发展二级抗力机制提供附加抗力;预制板沿短跨布置的子结构抗倒塌性能优于沿长跨布置子结构。随后通过有限元软件LSDYNA进行精细化有限元建模,研究PC子结构去柱后荷载重分配机理和新旧混凝土界面黏结强度对其抗倒塌性能的影响规律。有限元分析表明:预制板结合后浇叠合层可以保证楼板体系的整体性从而提升荷载重分布能力,塑性铰出现在梁端而不是柱端;沿短跨布置预制板与后浇叠合层在加载过程中的平均抗力贡献占比高达54%;新旧混凝土界面黏结强度对结构整体性有一定影响;但是当界面黏结强度降低不超过50%时,对结构的抗力影响不大。

螺栓连接预制混凝土梁-板子结构抗连续倒塌机理研究

为研究螺栓连接预制混凝土(PC)结构的抗连续倒塌性能,制作一个两跨1/3缩尺的螺栓连接PC梁-板子结构试件,采用堆加均布荷载与Pushdown相结合的加载方式研究其在受力过程中的开裂模式和抗力曲线。结果表明:螺栓连接PC框架具有较好的变形能力;在加载初期试件抗力主要由梁和板的抗弯机制提供;与RC结构不同的是压拱机制作用对PC梁抗倒塌贡献较少。由于梁柱节点部位螺栓附近混凝土容易发生撕裂破坏导致预制梁提早退出工作,但板中钢筋网在大变形阶段可以发展拉膜机制使得子结构可以继续承受荷载,不至于发生倒塌破坏。通过有限元软件LSDYNA建模,进一步分析了螺栓连接PC结构的预制梁与板(预制板和后浇叠合层)对结构抗力的贡献。有限元分析表明,预制板及后浇叠合层在加载初期的抗力贡献高达87%,在大变形阶段由于叠合层钢筋网发展拉膜机制,其抗力贡献也高达72%。

焊接连接预制混凝土梁-板子结构抗连续倒塌性能研究

通过试验与有限元分析研究焊接连接预制混凝土(PC)梁-板子结构的抗连续倒塌性能。在实验室制作1个焊接连接PC梁-板子结构缩尺模型,采用Pushdown加载方法并考虑工作荷载对结构倒塌过程的影响,研究该子结构在去除1个边柱工况下的抗力曲线、梁板变形、钢筋应变及有效抗力机制。试验结果表明,尽管假设动力放大系数为2.0,试验模型在瞬间移除1个边柱工况下也不会发生连续倒塌,焊接连接PC试件的破坏首先发生于焊缝处栓钉断裂。为了解焊接连接PC子结构抗倒塌机理及各主要构件的抗力贡献,通过商业软件ANSYS/LSDYNA进行数值分析并开展拓展分析。通过对比试验及有限元模拟结果发现,采用LSDYNA软件可以准确模拟试件的破坏模态及受力特性。有限元分析结果表明:在受荷初始阶段,预制板及叠合层对抗倒塌承载力的贡献只占30%,抗力主要由预制梁发展梁机制承担;但是在后期大变形阶段,预制板及叠合层对抗倒塌承载力的贡献可高达80%,叠合层中的钢筋网发展拉膜作用是后期大变形阶段试件的主要抗力机制。

U型钢箱梁-预制混凝土桥面板-现浇桥面的市政桥梁组合结构施工技术措施探讨

文章对U型钢箱梁-预制混凝土桥面板-现浇桥面的市政桥梁组合结构的节点施工工艺进行分析,包括预制混凝土桥面板-现浇桥面裂缝控制技术、预制混凝土桥面板U形预留筋及剪力钉后装技术、U型钢箱梁-预制混凝土桥面板连接节点密封技术。上述施工技术有效解决了U型钢箱梁-预制混凝土桥面板-现浇桥面的市政桥梁组合结构在施工过程中存在的问题,保证了施工质量并实现了2个月内完成高架桥钢混组合结构桥梁的桥面施工工程。

新型预制装配式梁板结构在水处理构筑物中的应用研究

为了克服现有大型污水处理厂调蓄池等水处理构筑物所面临的跨度、高度及防水防腐等方面的技术限制,依托上海竹园第一、第二污水处理厂提标改造ZY3.1标段项目的实际经验,详细阐述了一种新型预制装配式梁板结构体系在工程实践中的应用。在节点区域创新性地采用UHPC湿接头后浇连接法,有效确保了结构的强度和稳定性;为解决预防构件外露面的腐蚀问题,采用HDPE板锚固预制防腐处理技术,有效延长了构件的使用寿命,并大幅度降低了后期维护和修复成本。在大跨度、大深度基坑的施工过程中,成功实施了免模、免支撑的预制吊装施工方法,显著缩短了施工周期,增强了施工的安全性,并极大地减少了对现场环境的影响,可为今后大型水处理构筑物的装配式结构工程建设提供参考。

装配式预制型钢外部混凝土梁受弯性能分析

利用四点静力加载试验测试了装配式预制型钢外部混凝土梁的受弯性能,分析结构的破坏模式、弯矩-曲率曲线以及承载性能,量化对比浇筑方式、混凝土强度等级以及翼缘厚度对装配式预制型钢外部混凝土梁弯曲-曲率曲线的影响。结果表明,组合梁弯矩-曲率曲线均随着曲率的增加,组合梁的弯矩先快速增加后趋于稳定的变化规律。当混凝土强度等级从C20到C40,组合梁极限承载性能提升了10.2%;当钢材底部翼缘厚度从7mm增加至11mm,组合梁极限承载性能提升了16.2%。即混凝土强度等级越高、钢材底部翼缘厚度越厚,装配式预制型钢外部混凝土梁抗弯性能越强。

预制混凝土梁-柱-叠合楼板节点抗震性能数值模拟分析

梁-柱-叠合板节点是装配整体式混凝土框架结构的研究重点。文中对装配式混凝土框架梁-柱-叠合板边节点和中节点进行了精细化的有限元建模和分析。数值模型中使用了弹簧失效准则的方法模拟预制构件与后浇混凝土之间的界面,考虑了预制梁上下部钢筋的滑移、预制柱内纵筋的受力状态、预制梁端面键槽的设置。为了验证数值模型的准确性,将与试验进行对比分析,结果表明:数值模拟得到的试件破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和性能参数与试验结果吻合较好。在验证模型有效的基础上,研究了不同楼板宽度、轴压比、梁板混凝土强度对边节点和中节点抗震性能的影响,为此类装配整体式混凝土结构和工程应用提供参考。

钢筋混凝土梁-板子结构抗连续性倒塌性能研究

该文通过试验与有限元模拟研究边柱失效工况下钢筋混凝土(RC)梁-板子结构抗连续倒塌性能。在实验室通过对RC梁-板子结构缩尺模型开展pushdown试验研究梁-板子结构的破坏模态,并进一步讨论了梁-板子结构在倒塌过程中的荷载传递机理和抗力机制。试验结果表明:RC梁-板子结构在倒数第二个边柱失效下可以形成有效的梁机制、压拱机制、悬链线机制以及拉膜机制抵抗倒塌。在小变形阶段,楼板在负弯矩区作为梁翼缘可以显著提升RC梁抗弯承载力(T型梁作用);在大变形阶段,楼板发展拉膜作用早于梁发展悬链线机制。此外,根据有限元软件LSDYNA开展的数值分析结果表明:楼板提升RC框架屈服承载力与极限承载力分别高达65%和61%。

爆炸荷载作用下RC梁-板子结构抗连续倒塌动力效应研究

为研究爆炸荷载作用下建筑结构的抗连续倒塌性能。通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件对爆炸荷载作用下钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁-板子结构的抗连续倒塌动力效应进行研究,并对混凝土强度、钢筋配筋率和跨高比等参数进行拓展分析。研究结果表明,通过瞬间去柱模拟爆炸去柱会造成结构残余承载力和结构局部损伤程度偏保守或者偏高的后果。混凝土强度对结构的动力效应影响显著,当混凝土强度大于C40时,结构的压膜及压拱机制已足够阻止连续倒塌的发生。配筋率的提高对压拱机制抗力影响不大,但能显著提高悬链线机制的抗力。跨高比对结构抗力机制的发展有着显著的影响,降低跨高比可以提高结构压拱和压膜机制抗力,但是对悬链线机制抗力影响不大。

整体预制钢-混凝土组合梁桥合理结构研究

为了在中小跨径桥梁中推广使用钢-混凝土组合结构桥梁,提高桥梁的工业化建造水平和组合梁桥的装配化程度,提出了一种整体预制钢-混凝土组合梁桥结构。结合常用的中小跨径的需求,考虑公路运输条件和吊装能力,构建了整体预制钢-混组合梁结构基本单元,并提出了单元之间的连接方式,进一步形成整体桥梁。计算分析表明:所提出的整体预制钢-混组合梁,在受力性能方面均优于传统分离预制钢-混组合梁,在全寿命周期的经济性能方面优于现有的预制混凝土箱梁、预制混凝土T形梁,在施工性能方面相比于现有的预制混凝土箱梁、预制混凝土T形梁以及分离预制钢-混组合梁会明显提高施工效率、缩短施工工期,而且更容易保证施工质量,为桥梁工程提供了一种结构合理、施工便捷的结构形式。

预制小箱梁结构与在役现浇混凝土连续箱梁的拼宽设计

结合深圳至岑溪高速公路中山新隆至江门龙湾段改扩建工程中既有普通钢筋混凝土连续箱梁桥为例,提出采用预制结构连续小箱梁的拼接方案,通过对拼接后新老桥的结构进行验算分析。结果表明,采用该拼接方案可行,可为桥梁改扩建中遇到的类似情况提供参考。

钢管混凝土键连接框架梁和剪力墙的受剪性能

目的 研究钢管混凝土键连接框架梁和剪力墙的受剪性能,为工程应用提供设计依据。方法 应用有限元分析软件ABAQUS对比钢管混凝土键连接与现浇连接梁墙的结构受剪性能,分析前者受剪机理及不同因素对受剪性能的影响。结果 钢管混凝土键连接梁墙的结构承载力和延性系数较现浇结构分别提高约10%和34%;钢材强度从Q235到Q390,初始刚度增加8.44%;截面高度从100 mm到120 mm,延性系数提高17.73%;截面厚度每增加2 mm,承载力提高约15%;截面长度和混凝土强度等级对承载力、初始刚度和延性系数的影响均小于15%,纵向距离对其受剪性能几乎无影响。结论 采用钢管混凝土键连接梁墙的结构总体受剪性能优于现浇结构;钢材强度和截面厚度分别是影响初始刚度和承载力的主要因素。

部分包覆钢-混凝土组合结构设计方法及实践

介绍了一栋全预制装配式钢-混凝土组合结构多层办公楼的结构设计,主体结构采用了部分包覆钢-混凝土组合框架柱(PEC柱)与钢蜂窝梁组成的组合框架结构,楼板采用预制的局部叠合板。部分包覆钢-混凝土组合结构是一种性能优越的全装配式结构,体系新颖、性能良好、连接可靠、拼接方便、经济合理。PEC柱能充分发挥钢材和混凝土的优势,与纯钢结构相比,可以节省资金约30%,有良好的经济效益和社会效应。蜂窝梁通过实腹钢梁经二次加工组合而成,提高了刚度,在第一个孔周边加强后,能节约钢材用量20%以上,有良好的经济效益,且蜂窝孔洞中适宜设备管线穿越,可提高净空,便于设备管线安装、集成,实现设备管线与主体结构的脱离,符合装配式设备的要求。文章阐述了该结构体系特点、设计方法、注意事项等,可为国家相应标准的编制提供依据,也可为类似结构的设计提供参考。

钢-混组合梁与预应力混凝土预制箱梁上部结构及桥型方案比选

以实际工程G1816乌海至玛沁国家高速公路景泰至中川机场段施工图为背景,结合同类项目实施的成功经验,结合工期、安全和造价等综合考虑,同时为贯彻国务院关于化解钢铁行业产能过剩的相关文件精神,对钢-混组合梁与预应力混凝土预制箱梁两种桥型方案比选。

混凝土小箱梁早龄期开裂风险与防控

预制混凝土小箱梁在浇注期间水化热作用下产生显著里表温差,存在早龄期开裂风险,影响其安全性及耐久性。为明晰预制混凝土小箱梁早龄期开裂风险,以陕西省安康地区某混凝土小箱梁桥为依托,研究其早龄期温度作用、温度效应及开裂风险,并通过正交试验分析得到了影响预制混凝土小箱梁早龄期开裂风险的主要因素。结果表明:预制混凝土小箱梁在浇注后水化反应迅速,12~16 h后,混凝土温度达到峰值54.9℃,温度最高位置集中于顶部梗腋处及底板,而底板位置受环境作用影响水化放热时间最长,在浇注后72 h内混凝土小箱梁整体温度基本呈对称分布;水化反应期间小箱梁各位置抗力水平增长基本一致,但翼缘、梗腋及腹板中部应力水平较高,开裂风险较大,最大拉应力达到2.71 MPa,最大开裂因子达到1.2;材料属性、结构参数、环境作用对混凝土小箱梁预制期间水化热温度作用均有影响,其中材料属性影响最为显著,主要包括水泥放热量和水泥掺量,调整材料参属性及入模温度可有效降低预制混凝土小箱梁开裂风险。研究结果可以指导预制混凝土小箱梁设计及施工,降低其早龄期开裂风险,提高其安全性及耐久性。

钢-混凝土预制混合梁受弯性能试验研究

为研究两端固支边界条件下钢-混凝土预制混合梁(简称预制混合梁)的受弯性能,以钢梁长度、受弯承载力比和线刚度比为主要参数,进行了4个预制混合梁和1个普通预制混凝土梁试件的静力加载试验,研究了各试件的破坏模式、承载力、刚度、延性、挠度曲线和应变分布等.试验结果表明:所有试件均发生受弯破坏,其中预制混合梁的受弯破坏有两种模式,一是中部混凝土梁端和跨中截面形成塑性铰,二是梁端钢梁截面和跨中混凝土梁截面形成塑性铰.预制混合梁表现出良好的整体工作性能,连接节点在受力过程中始终保持较好的整体性.基于连接节点假定为刚性节点的应变分析结果与试验结果吻合较好,连接节点能有效传递钢梁和混凝土梁之间的应力,可视为刚性节点.钢梁长度、受弯承载力比和线刚度比的增加均可提高预制混合梁的承载力和延性,其中增加受弯承载力比的效果更显著.与普通预制混凝土梁相比,预制混合梁的初始刚度小,跨中挠度大,但其强屈比较普通预制混凝土梁提高约4%~15%,预制混合梁具有更好的屈服后弹塑性变形能力,有利于耗能.最后,基于虚功原理建立了两端固支边界条件下预制混合梁的极限荷载计算式,计算值与试验值比值的平均值为1.0,变异系数为0.04,计算值与试验值吻合较好.