预应力混凝土-钢组合塔架连接段应力模拟分析

近年来,我国风电产业发展迅速,随着风电单机功率的不断提高,采用预应力混凝土-钢组合风电塔架优势明显。预应力混凝土-钢连接段对于整个预应力混凝土-钢组合风电塔架来说至关重要。本文提出一种新型钢法兰结合环向锚固钢板,径向加劲板的预应力混凝土塔段与钢塔段的连接段结构方案。以某大型风力发电塔架为例,利用大型有限元分析软件ABAQUS建立了在离塔架底部16米处的连接过渡段有限元模型,通过引入预应力并施加最不利设计荷载对模型进行了弹性以及基于混凝土塑性损伤本构模型的应力应变分析。结果表明:所提出的方案解决了在最不利荷载组合作用下传统法兰连接方案中混凝土受力不均匀以及其最大拉应力过大的问题;连接段中各种材料应力分布均满足要求,特别是混凝土中最大拉应力得到有效控制。所提出的连接过渡段结构方案为工程应用提供具备可行性的选择。

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。

预应力砼-钢组合风电塔架穿筋连接段弹塑性分析

预应力砼-钢组合结构形式是发展大功率风机以及解决山区风场建设运输难题的必然选择,其预应力砼段与钢结构连接段的分析与设计是关键。文章提出一种新型的嵌入式开孔板和穿孔钢筋连接段结构方案,并以某高度为77.5 m的风电塔架为例,建立有限元模型,在预应力和最不利荷载组合设计值作用下进行了弹性及弹塑性结构分析,得到钢制连接件、砼、穿孔钢筋的应力分布和变形特点。结果表明:在法兰盘下部设置嵌入式钢筒和穿孔钢筋可以有效提高过渡段刚度,改善应力分布;当连接过渡段中砼榫发生塑性变形后,穿孔钢筋有效地发挥了传递剪力作用,并将上部荷载分散传递到下部砼塔筒中;从而验证所提方案的合理性。

支点位移法在钢-混凝土连续组合梁桥施加预应力中的应用研究

钢-混凝土连续组合梁桥的中间支点附近为负弯矩区,会导致桥面混凝土开裂,缩短使用寿命。支点位移法可以对混凝土桥面施加一定的预应力,从而避免桥面混凝土因受拉而开裂。结合张家界至南充国家高速公路湖北省宣恩(李家河)至咸丰段小模枢纽互通主线钢-混凝土连续组合梁桥的设计施工,分析研究支点位移法。

5MW全钢和钢-混凝土风力发电塔在不同地震作用下数值分析

为了探究多种风力发电结构在不同地震动类型作用下的抗震性能,利用ABAQUS软件建立了传统的5 MW风力发电结构和新型的钢-混凝土组合风力发电结构的三维有限元模型,采用非线性时程分析,研究并比较了它们在具有前方向性效应的近场脉冲地震动、具有滑冲效应的近场脉冲地震动、近场无脉冲地震动和远场地震动4条同源地震动作用下动力响应的差异。结果表明,风力发电结构受地震动类型的影响很大。此外,在相同地震作用下,不同的风力发电结构的地震响应差异很大。

陆上风电机组钢-混凝土混合塔架安装技术与质量控制

塔架作为风电机组的关键部分,其安装技术与质量控制直接影响到风电机组的稳定性和寿命。钢-混凝土混合塔架因其结构强度高、稳定性好、寿命长等优点,成为当前风电机组塔架的主流设计。以我国东北地区某风电场建设为例,针对陆上风电机组钢-混凝土混合塔架安装中重点关注的混凝土构件预制及运输、塔筒安装、预应力工程三方面内容,详细介绍了其施工步骤、关键技术、质量控制要点以及常见问题的解决方案。

钢箱-预应力混凝土组合梁负弯矩区结构性能试验研究

进行5根简支组合梁负弯矩作用下的静力试验,钢梁为开口钢箱梁,混凝土翼板内配置有黏结预应力钢绞线。试验表明:体内预应力能有效控制连续组合梁负弯矩段的抗裂性;钢箱梁底板沿宽度方向应力应变分布明显不均;在完全剪力连接条件下,考虑混凝土翼板贡献的换算截面剪应力分布的计算值与实测值基本吻合。推导给出考虑预应力度、混凝土收缩及钢纤维影响的组合梁负弯矩区混凝土开裂弯矩计算公式。针对预应力混凝土组合梁负弯矩段在正常使用阶段开裂受到控制,提出考虑混凝土贡献的组合梁挠度计算的变刚度法,使荷载-挠度的计算曲线与试验曲线全程逼近。

预应力钢-混凝土连续组合梁内力重分布试验研究

在 6根两跨预应力钢 -混凝土连续组合梁试验的基础上 ,对预应力钢 -混凝土连续组合梁内力重分布过程及弯矩调幅系数进行了研究 ,并提出了与普通连续组合梁相统一的弯矩调幅系数计算公式 。

预应力钢-混凝土组合梁的抗弯承载力研究

建立了预应力钢 -混凝土组合梁考虑滑移效应和预应力筋内力增量的弹性抗弯承载力计算公式 ,提出了预应力钢 -混凝土组合梁考虑预应力筋内力增量的极限抗弯承载力的两步计算法。计算结果与试验结果吻合良好。建议的计算公式对预应力钢

预应力钢-混凝土组合梁非线性有限元解法

为了研究预应力钢-混凝土组合梁受力全过程的力学性能,编制了预应力组合梁非线性有限元程序,考虑了材料非线性及几何非线性,模拟了连接件传力机理,能较精确地预见和分析加载受力过程中预应力增量、界面相对滑移、组合梁极限承载力等受力性能,并进行了算例验证,结果表明,该有限元程序正确。

预应力钢-混凝土组合梁抗震性能试验研究

对普通钢-混凝土组合梁的钢梁和混凝土板施加预应力,即形成了预应力钢-混凝土组合梁.基于5根梁的低周反复荷载试验,对预应力钢-混凝土组合梁的破坏形态、滞回曲线、变形恢复能力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能进行了较为系统的研究,重点探讨了预应力度和剪力连接程度对其抗震性能的影响.研究表明,预应力钢-混凝土组合梁具有良好的抗震性能.

预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁受弯性能试验

为研究钢-混凝土组合梁经预应力碳纤维板加固后的受弯性能,设计4根预应力碳纤维板加固试件和1根不加固的对比试件. 5根试件均为工字形钢-混凝土组合简支梁,采用四点弯曲静力加载.锚固装置为自主研发的装配式预应力碳纤维板锚固系统,碳纤维板与钢梁之间的锚固主要依靠端部锚具,并辅之以专用环氧胶的黏结作用.试验中考虑碳纤维板的加固量和预应力水平两种因素对加固效果的影响.结果表明:加载全过程截面应变基本符合平截面假定;增大碳纤维板的加固量能提高钢-混凝土组合梁的抗弯极限承载力;增大碳纤维板的预应力有助于提高钢-混凝土组合梁的屈服承载力,对结构抗弯刚度贡献有限;破坏阶段碳纤维板有断裂和剥离两种形式,其强度利用率可达到80%以上.所采用的锚固系统锚固力大、可靠度高,工程实用价值大;预应力碳纤维板加固钢-混凝土组合梁,能有效提高结构的抗弯承载力,是一种补强效果很好的主动加固技术.

预应力钢-混凝土连续组合梁的非线性有限元分析

以六根两跨预应力钢-混凝土连续组合梁的系列试验结果为基础,以通用有限元程序MSC.MARC(2005 r2)为平台,提出用于模拟预应力连续组合梁非线性全过程受力行为的精细有限元模型,并给出单元选取、材料建模以及整体组装的详细过程。有限元分析基于弹塑性本构模型,能充分考虑材料非线性和几何非线性,反映结构受力全过程中预应力筋内力变化、滑移效应、内力重分布、应力分布、曲率分布以及塑性铰形成等复杂特性,深入揭示预应力连续组合梁的受力机理和特点。模型计算结果和实测结果以及理论分析结果吻合良好,表现出良好的数值特性。模型对于预应力连续组合梁的精细化分析具有较高的精度和广泛的适用性,为研究预应力连续组合梁受力性能提供了强有力的工具。

预应力钢-混凝土连续组合梁的承载力分析

对预应力钢混凝土连续组合梁的承载能力进行分析。分析以求解无黏结体外预应力结构的基本理论框架为基础,重点考虑预应力筋内力增量对钢混凝土连续组合梁承载能力的影响,建立对称集中荷载下两跨预应力连续组合梁的开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载这三个特征荷载的计算公式。分析结果表明,建立的计算公式计算三个特征荷载值具有较高的精度,理论计算值和试验值吻合良好,可供工程设计参考。

钢-混凝土连续组合梁非张拉预应力技术的关键参数分析

通过对2-5跨非张拉预应力连续组合梁各受力阶段的分析,研究了配重大小、配重施加的合理范围以及负弯矩区后浇混凝土长度等非张拉预应力技术中一些关键参数的设计计算方法,并初步探讨了卸除配重后,在使用阶段非张拉预应力连续组合梁负弯矩区裂缝宽度及梁跨中变形的计算方法,提出因实施非张拉预应力技术而引起的反向挠度,可通过将卸除配重的反向荷载转化为满跨均布＂等效＂荷载,然后计算该＂等效＂荷载作用下的挠度而得到.结果表明,采用这种＂等效＂荷载方法计算得到的挠度最大相对误差不超过15%,能满足实际工程的精度要求.

预应力钢-混凝土连续组合梁的变形分析

对预应力钢-混凝土连续组合梁在正常使用极限状态下的变形计算进行分析。分析考虑钢与混凝土之间的滑移效应,建立简化计算模型,并在此基础上,提出混凝土支座开裂区长度以及预应力筋内力增量的计算公式,给出两跨预应力连续组合梁跨中挠度的计算图表。分析结果表明,两跨预应力连续组合梁变形计算公式计算正常使用极限状态预应力筋的内力值精度较高,不考虑预应力筋内力增量的变形计算值较试验值偏大,考虑预应力筋内力增量的变形计算值精度有明显提高,与试验结果吻合较好,可供工程设计参考。最后在两跨预应力连续组合梁变形计算公式的基础上提出预应力连续组合梁变形计算的通用方法。

体外预应力加固钢-混凝土连续组合梁的承载力分析

对体外预应力加固钢-混凝土连续组合梁的弹性阶段和极限状态进行了受力分析,考虑了预应力以及预应力筋内力增量对连续组合梁弯矩分布的影响。以力法原理为基础,分别建立了预应力加固连续组合梁在对称集中荷载作用下负弯矩区和正弯矩区屈服荷载以及极限荷载的计算公式,计算结果与两根试验梁的试验结果吻合较好。计算公式可供设计参考。

预应力钢-混凝土组合梁的刚度

建立了预应力钢 -混凝土组合梁考虑预应力筋在荷载作用下的内力增量和滑移效应的挠度计算模型及折减刚度的修正公式 ,计算结果与实测值吻合良好。建议的计算公式对预应力钢

体外预应力钢-混凝土组合连续梁的试验研究及有限元分析

与承受正弯矩的简支梁不同,连续梁中支座部分承受负弯矩,组成组合梁的钢板件受压力作用,其力学性能受稳定控制,不考虑稳定影响的规范简化塑性算法会带来不安全的结果。以Ⅱ类、Ⅲ类组合梁和是否配置预应力筋为参数,进行了两组共四根连续组合梁的单调加载对比试验。试验结果表明:无论预应力连续组合梁或是普通连续组合梁,最终破坏特征均为负弯矩区混凝土开裂,钢腹板局部屈曲,整个截面畸变失稳,正弯矩区混凝土板压碎;正弯矩区的承载能力可由简化塑性计算方法计算,而负弯矩区的受力性能由稳定控制,影响其承载能力的主要因素为板件的宽厚比所表征的截面种类,考虑屈曲的承载力计算方法与试验结果吻合。对各组合梁进行了有限元数值分析,分析考虑界面滑移、预应力、稳定等影响,结果和试验吻合较好。

一种新型的预应力钢-混凝土组合梁

结合一座下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥 ,介绍一种新型的预应力钢 -混凝土空心叠合板组合梁。有 2个主要特点 :采用现代体外预应力技术 ;采用叠合板组合梁新技术 ,实现双向组合。这种组合桥面体系在桥梁及建筑结构领域具有广阔的应用前景。