预应力钢丝绳加固空心混凝土桥墩试验研究

为加固桥墩竖向裂缝、抑制裂缝的发展和新裂缝的产生,开展了4组环形预应力钢丝绳加固空心混凝土桥墩试验,研究了钢丝绳拉力、混凝土径向压力、混凝土表面环向压应变的分布规律。试验结果表明:由于钢丝绳与混凝土桥墩表面摩阻力产生的预应力损失,钢丝绳拉力与对应的混凝土径向压力在张拉端最大,随着远离张拉端逐渐减小;混凝土表面环向压应变沿圆周随着远离张拉端逐渐减小,沿竖向随着远离钢丝绳逐渐减小。根据试验结果计算出摩擦系数为0.18,对应的最大预应力损失为43%。建立了相应的有限元模型,有限元计算结果与试验结果吻合良好。设定当混凝土表面环向压应变大于50×10^(-6)时为有效加固区域,结果表明在多根钢丝绳组合布置下,可建立范围较大的有效加固区域,验证了预应力钢丝绳的加固效果。

无粘结环锚预应力衬砌张拉工艺足尺模型试验研究

针对预应力衬砌张拉过程中易出现应力集中而导致张拉裂缝的现象,通过开展洞外地面足尺模型试验,提出了分级分步张拉顺序和质量控制指标。首先根据钢绞线摩阻测试计算出摩擦系数,随后应用上述张拉顺序和质量控制方法进行自动张拉,并采用磁通量传感器和混凝土应变计分别对钢绞线和内衬混凝土的应力变化开展实测。现场张拉试验结果表明:①钢绞线沿程预应力损失约16.3%,采用的双层钢绞线在实践中可保证较高的有效预应力;②对锚具槽进行分级分步张拉,可使内衬混凝土获得较均匀的封闭环向压应力环,平均压应力达-10.9 MPa;③提出的3项控制指标可进行量化管理,结合自动张拉技术可有效地保证张拉质量。

预应力薄壁圆钢管约束混凝土短柱轴压性能初探

为提高薄壁钢管混凝土柱轴心受压性能,提出了预应力薄壁圆钢管约束混凝土柱,即采用对拉螺栓对薄壁圆钢管施加环向预应力,形成对内部混凝土初始约束围压,以提高内部混凝土的轴心抗压强度及承载力性能。为探究其轴向受压性能提升效果,进行了预应力薄壁圆钢管约束混凝土短柱轴心受压试验;并采用ABAQUS有限元计算软件建立了相应的非线性有限元数值模型,基于试验所获得荷载-位移数据,验证了模型的可靠性。在合理可靠试验模型的基础上,进行了不同预应力度(k=0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5)和不同钢管厚度(t=1.5mm、2.0mm、2.5mm和3.0mm)情况下的轴心受压性能影响分析。结果表明:采用对拉螺栓对薄壁圆钢管混凝土柱施加环向预应力,可有效提高其轴心抗压强度、刚度和延性;在合适预应力范围内,预应力度(k=0~0.4)越大,预应力薄壁钢约束混凝土短柱轴心受压性能提升越明显;但较大的预应力度(k=0.5)会让构件在达到峰值荷载后,其承载力降低较为明显,从而使构件延性降低;当预应力度k不变,构件的轴心受压性能随钢管厚度t的增大而增大。

环向预应力钢丝绳加固桥墩有限元分析

为了解预应力钢丝绳加固桥墩效果,文章采用Abaqus软件对实心、空心混凝土墩柱进行了加固模拟分析。研究表明,受钢丝绳与混凝土摩阻力影响,钢丝绳沿程出现预应力损失,张拉端向远端逐渐降低,混凝土径向、切向压应力则受钢丝绳拉力变化与间隔布置影响,在墩柱表面呈现不均匀分布,摩擦系数从0.05增至0.40,最大摩阻损失由14.5%增至71.5%,应采取措施降低摩擦效应。

环形风电机组基础底板中预应力技术的应用

在风电项目的不断落实中,对于风电机组的基础项目建设而言,基础底部混凝土受到较大承载应力的影响,容易在不同工况荷载下出现混凝土开裂问题,需要应用新技术提高底部混凝土的抗裂能力。从建筑施工行业来看,预应力技术可以提高结构的抗裂能力。为此,研究了在基础底板上施加预应力的方案,探究分析了不使用、使用预应力筋时的配筋及效果验算,最后进行了仿真模拟和试验讨论。在底板上施加预应力可减小最大裂缝宽度,增强风电机组基础底板的稳定性,提高发电效果。

南水北调穿黄隧洞内衬预应力锚索应力应变试验研究

南水北调中线穿黄隧洞内衬张拉,采用弧形垫座将内衬预应力锚索导出预留槽,只用一台千斤顶实现无台座张拉,这在盾构隧洞工程中属首次应用,结构创新、工艺复杂可借鉴的资料较少。为了验证结构设计的合理性和可靠性,完善施工工艺,确保在隧洞衬砌中成功应用,通过穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验,对内衬钢绞线在张拉过程中应变规律、应力损失、锚束之间的相互影响及锚索与波纹管间的摩阻系数等要素进行研究分析。试验结果显示张拉锚固端应力总损失(包括锚具损失和锚索回缩损失)小于35%;锚具锁定后最大应力为1 044.25 MPa;预应力锚索张拉对相邻锚索的影响较小;锚索与管道间的摩阻系数在规范范围内。

预应力钢套箍加固RC桥墩轴压性能试验研究

针对圆形桥墩,提出一种采用预应力钢套箍(PSJ)对RC圆形桥墩进行加固的技术方法。测量7个采用PSJ加固后墩柱的轴压性能,研究箍板预应力度和配箍特征值对加固试件轴压性能的影响效果和规律,验证所提出的预应力钢套箍加固RC桥墩技术方法的可行性和加固效果,并分析采用PSJ加固RC桥墩的受压机理,提出采用PSJ加固RC桥墩的轴心受压承载力计算公式。实验结果表明:与对比件相比,加固试件的轴心受压承载能力和变形能力都比加固前有较大幅度的提高。研究成果可为既有RC桥墩加固设计提供依据。

圆形截面单侧配筋预应力钢筋砼支护桩的配筋计算

研究了圆形截面仅在支护桩邻土面配筋的预应力钢筋砼支护桩的合理性,并推导了其配筋计算公式和设计计算图表,供设计人员参考.

圆形水池无粘结预应力混凝土池壁结构设计

针对某综合废水处理厂新建废水处理复合生物池池壁,采用无粘结预应力混凝土结构,给出了池壁在水压力、土压力、温度作用下的内力计算方法,根据最不利荷载组合进行配筋计算及施工过程中池壁混凝土应力验算,在池壁预应力筋施工过程中,环向预应力筋应两端张拉,竖向预应力筋一端张拉,且环向预应力筋和竖向预应力筋张拉应对称进行.

预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具锚固性能试验研究

采用自主研发的足尺张拉、锚固预应力碳纤维板锚固性能试验装置,对3组预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具试件进行了锚固性能试验,测试了碳纤维板应变和预应力损失。结果表明:合理设计的预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具,可靠锚固碳纤维板的拉伸应变达极限应变的50%,预应力锚固损失小于规范规定计算值,能够满足实际加固工程的锚固要求。

混凝土斜拉桥索塔锚固区预应力设计的拉-压杆模型法

简要论述了拉-压杆模型方法的理论及一般设计过程,推导了基于中国规范的混凝土压杆有效强度计算公式,并给出了预应力及普通钢筋拉杆的强度计算公式。针对混凝土斜拉桥索塔锚固区预应力设计,采用拉-压杆模型方法对箱形断面索塔锚固区进行分析,并建立拉-压杆模型,定量设计出预应力钢束。建立三维实体单元有限元仿真模型对索塔锚固区进行分析,其结果验证了拉-压杆模型的精度和可靠性。

配置预应力钢板箍RC墩柱震损后轴压性能试验

为研究配置预应力钢板箍(prestressed steel jacket,PSJ)RC墩柱遭受地震破坏后的抗倒塌能力,通过对配置PSJ墩柱进行低周往复加载以模拟震损墩柱,进行7个带PSJ墩柱震损试件的轴压性能试验,研究参数包括钢板箍配箍特征值和箍板预应力度。研究结果表明:配置PSJ对震损墩柱的轴压性能影响显著,震损带PSJ墩柱的抗倒塌能力远比震损无PSJ墩柱的大;在轴压试验过程中,震损带PSJ墩柱的破坏集中在试件中部,呈现轴压试件的典型破坏特征;在竖向荷载作用下,PSJ对震损墩柱仍能提供良好的横向约束,使带PSJ墩柱具有较强的抗倒塌能力;配箍特征值越大,带PSJ墩柱的轴压承载力和变形能力越强;箍板预应力度对震损墩柱的轴压承载力影响较小,但震损墩柱的变形能力随着箍板预应力度的提高而降低。

圆形截面预应力钢筋混凝土悬臂式支护桩的分析与应用

从悬臂式支护桩的受力特征和预应力钢筋混凝土的工作原理出发 ,对圆形截面预应力钢筋混凝土悬臂式支护桩的截面特征、强度和构造措施进行分析 ,推导出单侧配筋公式 ,提出配筋的合理角度以及极限抗弯强度与桩径的关系。通过工程实例 ,证实了悬臂式预应力支护桩既可以节省钢筋用量 ,又可以控制桩顶位移。

无粘结预应力技术在圆形筒仓中的应用

采用无粘结预应力技术建造大型或特大型圆形筒仓,能解决普通混凝土结构钢筋用量较多的问题,而且较容易实现筒仓结构的承载力和抗裂要求,具有很好的经济效果。环形锚具的运用,可以不设置扶壁柱,节约锚具数量及锚下垫板。以工程实例介绍无粘结预应力混凝土圆形筒仓的设计思路。

框架预应力锚杆边坡支护结构稳定性计算方法及其应用

基于土体边坡滑动面的破坏模式及极限平衡理论,采用圆弧滑动条分法,在考虑支护结构、锚杆对土体边坡稳定性影响的情况下,建立了边坡最危险滑移面的搜索模型,推导了边坡滑移面圆心位置与稳定系数之间的函数关系。通过计算机动态设定滑移面圆心所在区域,并在圆心区域内采用网格法搜索最危险滑移面的圆心,实现了基于计算机搜索的框架预应力锚杆边坡支护结构稳定性计算方法。最后,开发了框架预应力锚杆稳定性计算软件,并结合具体工程实例进行了验算。

预应力内置圆钢管桁架混凝土组合梁的受力性能

通过4根预应力内置圆钢管桁架混凝土组合简支梁的试验,得到了试验梁的荷载-跨中挠度曲线、正截面承载力、裂缝分布与展开特征。结果表明:可基于平截面假定计算该类组合梁正截面的承载力,该类组合梁的平均裂缝间距取决于下弦钢管外径及下弦二钢管截面面积之和与截面有效受拉混凝土面积的比值。提出了与试验结果吻合良好的裂缝宽度和刚度计算公式。

LNG储罐环向预应力筋设计方法

利用有限元软件ADINA分析了大型LNG储罐外罐的受力变形及裂缝开展情况,提出了储罐在内罐泄漏状态下,外罐环向预应力筋的一般设计方法,并且分析了在内罐泄漏状态时如果外罐出现裂缝,裂缝的形态以及分布情况。最后提出了一种控制裂缝的优化设计思想,为储罐外罐设计优化提供参考。

天生桥一级水电站引水隧洞预应力衬砌实测变形和实测应力分析

文章简述了天生桥一级水电站引水隧洞环锚预应力结构及环锚预应力施工情况,分析了环锚穿索张拉及充水发电前后的预应力结构变形和应力变化规律。表明在环锚预应力衬砌的压力隧洞中,主要荷载由预应力承担,但钢筋的作用及温度应力的影响是不可忽视的。

预应力CFRP布加固负载混凝土柱轴心受压性能研究

为开展轴心压力作用下预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固负载圆形截面混凝土短柱力学性能研究,设计制作了11根圆形截面混凝土短柱,其中1根普通混凝土柱为对比柱,其余10根混凝土柱在负载与非负载2种情况下分别利用预应力CFRP布或非预应力CFRP布进行加固。通过轴心加载试验,获得了各试件极限荷载、轴向变形、材料应力变化等试验数据。基于试验数据分析了试件轴心压力作用下的力学性能。结果表明:与普通混凝土柱相比,利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱在二次受力过程中其屈服荷载有显著提高,且提高幅度与CFRP布预应力水平成正比,但极限承载力与CFRP布的预应力水平无关;利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱延性性能有显著提高。

预应力钢管混凝土组合桁架优化分析与方案研究

以大跨度输煤栈桥上部通廊为研究对象,提出等效挠度比作为目标函数,采用改进满应力法,以腹杆形式和撑杆布置方式作为优化变量,综合考虑结构布置方案对挠跨比和用钢量的影响,对70m和80m跨度预应力钢管混凝土组合桁架栈桥进行优化分析和方案比较。结果表明,大跨度预应力钢管混凝土组合桁架采用人字式腹杆的经济性效益最好,采用多撑点廓外布索的跨中挠度和等效挠度比较小,经济性明显提高。本文提出采用等效挠度比作为目标函数的优化方法计算简单、操作方便,可适用于其他预应力钢结构优化分析与方案比较。