高性能预应力混凝土空心板梁系列优化设计研究

在前期实验室单板受力性能试验和2座试验桥工程建设成功经验基础上,进行了跨度13～25m、宽度1 2m、采用C80高强混凝土和1860级高强低松弛预应力钢绞线的新型双拱门式断面(空心率为45%～64%)预应力混凝土空心板梁系列优化设计。与普通强度等级预应力混凝土空心板梁进行的对比分析结果表明,高性能预应力混凝土空心板梁具有明显的技术经济效益,并可由原材料消耗的减少和路基高度的降低带来环境保护方面的社会效益,具有较好的工程推广应用价值。

高性能预应力混凝土梁挠度试验与计算方法

进行了配有高强度低松弛钢绞线、预应力比率0.66～1.00、混凝土强度等级C40～C80的14根先张法高性能预应力混凝土梁的加载全过程试验,研究了预应力比率和截面开裂等因素对试验梁挠度的影响.通过将试验结果与《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)相关计算公式对比分析,得出规范变形计算公式对于未开裂梁是适用的,对于预应力比率不大于0.66的梁开裂后也是适用的;随着预应力比率提高,开裂后梁挠度试验值与规范公式计算值的比值逐渐减小,当预应力比率1.00时其比值仅为0.60.为此,根据试验结果提出了适用于这种高性能预应力混凝土梁的修正的挠度计算方法.

高性能预应力混凝土梁的非线性有限元分析

采用考虑材料非线性的有限元方法,选取合理的混凝土、预应力筋和普通钢筋的本构关系曲线及其单元类型,对高性能预应力混凝土梁的受力全过程进行了分析计算.研究了张开裂缝剪力传递系数和单元尺寸对预应力混凝土梁受力性能分析的影响效果,通过3根实验梁受力全过程的仿真计算结果与实验结果的对比,表明所采用的ANSYS数值模型技术是合理可行的.

引进技术发展高性能预应力混凝土新型构件

本文简要叙述混凝土构件的发展，在我国建筑工业化进程中所作出的重要贡献。现浇与预制各有所长，要结合具体情况，合理选用不同的方案。预制行业要发展，首先要提高技术水平，并发展高性能预应力混凝土新型构件。

预应力钢筒超高性能混凝土管套箍混凝土短柱的抗压性能研究

跨海大桥面临着严峻的耐久性问题,尤其是混凝土桥墩。提出以围套的形式保护海洋工程桥墩混凝土柱防止海水侵蚀,在钢管外壁设置剪力钉,然后浇筑超高性能混凝土(UHPC),并缠绕预应力钢丝,最后浇筑UHPC,形成预应力钢筒超高性能混凝土管(PUCCP)。制备了PUCCP套箍混凝土柱,并对其进行了抗压试验,并与素混凝土柱和UHPC套箍混凝土柱进行对比。此外,分析了PUCCP中预应力大小对PUCCP套箍混凝土柱抗压性能的影响。试验结果表明:相比素混凝土柱和UHPC套箍混凝土柱,PUCCP套箍可显著提高混凝土柱的抗压强度,且随着预应力的增加,混凝土柱的抗压强度相应增加;PUCCP套箍能对混凝土柱提供比UHPC套箍更充分的侧向约束,以实现应变硬化行为,从而显著提高混凝土柱的初始刚度和延性。

预制预应力超高性能混凝土梁的有限元分析

采用ABAQUS软件建立预制预应力超高性能混凝土梁的精细有限元模型,模拟预应力超高性能混凝土梁静载试验,有限元计算结果和试验实测结果吻合良好,验证了有限元模型的可靠性。基于有限元模型,分析预应力筋的初始预拉力和超高性能混凝土材料抗拉强度对梁抗弯承载力的影响,结果表明:相同配筋条件下,当预拉应力大于1000MPa(0.53f_(ptk))时,调整预应力筋的初始张拉力不影响极限抗弯承载力;当预拉应力小于870MPa(0.46f_(ptk))时,预拉应力越高,超高性能混凝土梁的抗弯极限承载力越大;无预应力的梁承载力比预应力梁低。超高性能混凝土抗拉强度从7MPa提高到9MPa,预应力梁抗弯承载力提高3.6%,超高性能混凝土抗拉强度对预应力梁抗弯承载能力影响不大。分析工字形预应力超高性能混凝土梁的稳定性,结果表明,工字形预应力超高性能混凝土梁容易发生面外失稳,且面外初始缺陷值是梁稳定的敏感参数,实际应用时,应加强工字形预应力超高性能混凝土梁的面外约束,提高其稳定性。

预应力粉煤灰高性能混凝土梁疲劳性能研究

研究了粉煤灰高性能混凝土梁在重复荷载作用下的力学性能,并探讨了粉煤灰掺量（0%~40%）、混凝土标号（C50~C80）及养护条件等因素对预应力粉煤灰高性能混凝土梁力学性能的影响,在此基础上进行了预应力粉煤灰高性能混凝土梁的实桥测试,为粉煤灰高性能混凝土在铁路桥梁上的应用及设计参数的选取提供了依据。

新型预应力技术在桥梁工程中的应用

随着桥梁建设技术的进步,新型预应力技术成为提高桥梁性能的关键手段。本文综述了桥梁工程中常用的三种新型预应力技术:高性能预应力混凝土技术、无粘结预应力技术和外部预应力技术。这些技术在提升桥梁结构性能和耐久性方面发挥着至关重要的作用。然而,在实际应用中,技术复杂性、成本控制及维护监控等问题成为制约其广泛应用的主要障碍。针对这些问题,建议加强技术培训、成本控制和维护监控,以期促进新型预应力技术在桥梁工程中的有效应用和发展。

预应力超高性能混凝土梁的受弯性能研究

对超高性能混凝土（UHPC）的单轴受压应力-应变全曲线和UHPC梁的受弯性能进行了试验研究以及理论分析。研究结果表明：UHPC具有良好的受压变形性能，就试验中使用的UHPC而言，其峰值点应变可达3500×10^-6极限应变可达4500×10^-6；UHPC梁具有良好的延性和极限变形能力，其极限变形可达到梁跨径的1／42～1／34；用提出的计算方法得到的预应力UHPC梁的破坏模式、开裂弯矩、极限弯矩以及钢绞线极限应力与试验结果吻合较好，说明这种计算方法具有较高的精度。

兰张高铁十八里堡特大桥56 m UHPC组合简支梁设计研究

UHPC材料是一种新型纤维增强水泥基复合材料,利用其力学性能高的特点建造桥梁后可以实现桥梁结构轻型化。国内公路和市政桥梁中均已有应用先例,而铁路桥梁主体结构未见应用。兰州至张掖高速铁路十八里堡特大桥拟建造56 m UHPC组合简支梁桥,以解决大跨度混凝土桥梁地震响应大这一技术难题,十八里堡特大桥UHPC简支梁的建造应用将拓宽国内铁路桥梁建设中主体结构只有钢和混凝土两种建筑材料的限制。该桥已完成设计研究分析,研究结果表明:(1)拟建造应用的56 m UHPC简支梁仅为同等跨度普通混凝土梁梁重的72%;(2)提出UHPC组合薄壁简支梁剪力键的主要构造形式;(3)提出UHPC组合简支梁的主要施工方法;(4)建立UHPC组合简支梁双层梁有限元计算模型,分析UHPC薄壁箱梁受力特征,计算分析UHPC与普通混凝土组合梁相对收缩效应和相对徐变效应。