Ductility Analysis of Partially Prestressed Concrete Beams

According to the experimental results of model beams, the curvature of a partially prestressed concrete beam is defined, then the influence of PPR(partial prestressing ratio), net reinforcement index, concrete strength and fatigue on ductility of partially prestressed concrete beam are discussed respectively.

公路早期部分预应力混凝土T梁腐蚀疲劳性能试验分析

我国早期建造、处于腐蚀环境的在役公路预应力混凝土T梁桥面临严峻的腐蚀疲劳问题.为探讨此类桥梁的腐蚀疲劳性能,基于上世纪80年代公路部分预应力混凝土T梁标准图设计试验模型,开展特定钢绞线锈蚀率(设计锈蚀率为10%)下不同疲劳荷载幅值的部分预应力混凝土T梁模型的弯曲疲劳试验,获得模型梁在循环荷载作用下的跨中挠度、梁底纵向钢筋和受压区混凝土应变、竖向裂缝宽度等的发展规律及疲劳寿命.试验结果表明:在钢绞线腐蚀较为严重时,模型梁的弯曲疲劳破坏特征为受腐蚀钢绞线发生无征兆的断丝破坏,且受压区混凝土未出现被压碎现象,破坏模式为脆性破坏;在钢绞线锈蚀率基本相同时,模型梁的受弯性能随着疲劳荷载幅值的增大而显著下降,且其疲劳寿命也随着疲劳荷载幅值的增大而急剧下降.基于应力-寿命(S-N)理论,提出钢绞线锈蚀后的部分预应力混凝土T梁的疲劳寿命预测公式,可用于初步评估钢绞线锈蚀后的部分预应力混凝土T梁的疲劳寿命.

预应力钢板箍加固高轴压比框架柱抗震性能研究

提出一种采用预应力钢板箍对钢筋混凝土矩形截面柱进行抗震加固的方法。进行9个采用预应力钢板箍加固的高轴压比RC短柱试件的低周反复加载试验。主要研究轴压比n、箍板特征值η、预应力水平α等参数对采用预应力钢板箍加固技术加固混凝土矩形截面柱的抗震性能的影响。通过试验检验了加固试件的破坏形态、强度、变形能力、滞回特性和耗能能力等重要抗震性能指标。结果表明,采用预应力钢板箍加固可大幅改善高轴压比RC短柱的抗震性能;加固柱的抗震性能和变形能力随着箍板配置特征值和预应力水平的增大而增大,随轴压比的增大而减小。横向预应力钢板箍能够有效抑制斜向剪切裂缝的开展,将试件的破坏形态由剪切破坏转变成具有较好延性的弯曲破坏。该加固技术克服了以往框架柱抗震加固存在的明显缺点,可最大限度地改善加固构件的抗震性能,是一种具有广泛应用前景的抗震加固方法。

UPPC梁桥无粘结预应力筋极限应力分析

分析了影响无粘结部分预应力混凝土 ( UPPC)梁桥无粘结预应力筋极限应力的主要因素 ,并简要评述了国内外现有的无粘结预应力筋极限应力计算方法与公式。在分析国内外大量试验数据和文献研究的基础上 ,建立了无粘结预应力筋极限应力实用计算方法。通过与试验结果和规范 [1]公式计算值对比分析 ,表明实用计算方法的正确性和可靠性。

复合配筋管桩抗震性能试验研究

传统PHC管桩在地震作用下表现出脆性破坏特征,限制了其使用范围。已有室内试验研究结果表明,通过在PHC管桩中加入非预应力钢筋形成复合配筋管桩可提高其抗震性能。目前针对管桩破坏机理以及抗震性能的研究,主要采用室内模型试验或振动台试验,未能充分考虑实际工程中桩的受力条件和土体的作用。为研究复合配筋管桩的抗震性能,在软土地区对PHC管桩和复合配筋管桩进行了现场足尺抗震性能试验研究。试验比较了常规管桩以及掺入不同含量非预应力钢筋的复合配筋管桩的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、曲率分布等数据,分析复合配筋管桩的抗震性能。研究结果表明:与PHC管桩相比,复合配筋管桩的抗震性能得到明显改善,且对于提高管桩延性来说,存在最优的非预应力筋配筋率。

芳纶纤维筋有黏结部分预应力混凝土梁受弯性能研究

对以芳纶纤维筋为有黏结预应力筋、环氧涂层钢筋为非预应力筋的部分预应力混凝土梁的受弯性能进行研究,共进行了10根梁从混凝土开裂、裂缝开展直至梁受弯破坏的全过程试验。测定了梁的开裂弯矩,梁截面应变分布,变形的发展,裂缝出现、发展及分布情况,提出区分芳纶纤维筋破断及混凝土压坏的界限等效配筋率或界限中和轴高度,推导出芳纶纤维筋拉断和混凝土压坏同时发生,混凝土压坏、芳纶纤维筋未拉断及芳纶纤维筋拉断、混凝土未压坏等情况的受弯承载力计算方法,并提出芳纶纤维筋有黏结部分预应力混凝土梁短期刚度及裂缝宽度的计算方法。

预应力度对预应力混凝土梁徐变曲率影响试验研究

通过对四根跨度为7.5m、预应力度不同的预应力混凝土简支梁进行长期加载,对试验梁的跨中截面徐变应变和徐变挠度进行定时观测,绘制试验梁的徐变应变系数和徐变挠度系数时程曲线,并进行对比分析。根据试验梁不同时段跨中截面不同高度处的应变徐变实测值,验证试验梁长期荷载作用下平截面假定,指出徐变作用引起截面中和轴的移动情况。以梁的徐变应变模型为研究对象,推证全预应力梁的徐变曲率系数大于徐变应变系数,部分预应力梁徐变曲率系数小于徐变应变系数,验证试验结果。推导不同预应力度的梁徐变挠度系数和徐变应变系数间的数值关系表达式,与试验结果及GB 50010—2002、JTG D62—2004等对试验梁徐变挠度系数和徐变应变系数间数值关系计算结果进行对比分析,建立考虑预应力度影响的梁徐变挠度计算公式。

预应力自复位钢筋混凝土柱及梁柱节点拟静力试验研究

装配式预应力自复位钢筋混凝土结构在地震后构件无损伤或损伤很小,可尽快恢复使用功能,大大降低震后经济损失,从而得到研究者的广泛关注。在以往的装配式预应力自复位钢筋混凝土结构中,节点上的外置阻尼器多选用小型防屈曲支撑,费用较高。本文提出在柱-基础节点及梁柱节点中,用价格低廉且同样具有较好耗能能力的普通角钢替代作为阻尼器,开展了拟静力试验。以往同类型构件试验仅关注试件在单向荷载作用下的性能,本试验同时研究了构件在阻尼器工作的垂直方向上构件的力学性能。文中共进行了两组试验,一组针对自复位柱-基础节点,研究构件加载方向、轴压比、极限位移等因素对构件性能的影响;另一组针对自复位梁-柱节点,研究柱轴压比、极限位移对构件性能的影响。试验结果表明:加载到最大层间位移角为1/15时,试件无明显破坏,预应力钢绞线保持在弹性阶段,始终能够提供恢复力;外置角钢产生弹塑性变形耗散能量,试件耗能能力较好。卸载后,残余变形很小,可以在震后方便地更换外置角钢。

配置高强钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁受弯刚度试验研究

HRB500级非预应力筋的加入能提高无粘结部分预应力混凝土梁正截面抗弯承载力,但对其变形性能的影响研究甚少,有可能结构的承载力满足要求,变形却不能满足正常使用要求.本文制作了9根无粘结部分预应力混凝土试验梁,研究非预应力筋强度等级、配筋率及预应力钢绞线布筋形式对刚度其影响.研究结果表明,试验梁开裂后刚度随非预应力筋配筋率的增大而提高;非预应力筋强度等级和无粘结钢绞线布筋形式对刚度影响较小.

卡塔尔某超高层建筑结构设计

法国著名建筑师John Novel设计的卡达尔多哈某超高层建筑,采用了世界首创钢筋混凝土交叉网筒结构．通过对该结构设计理念、混凝土徐变、荷栽、施工模拟、部分预应力、连续倒塌、交叉柱节点、温度收缩效应及屈曲稳定等多方面研究分析,发现法国工程师所作的原项目结构标书设计存在着交叉柱节点承载力不足、混凝土斜柱徐变变形差异引起主楼倾斜等重大安全隐患．进而采取北侧柱截面空心、节点内加钢板凳和环梁部分预应力等多项重大技术改进措施,确保该工程结构安全,恢复正常施工．

空间预应力钢结构拉索等效预张力确定方法研究

为准确进行考虑施工过程多因素非线性耦合效应的预应力拉索施工全过程分析,对空间钢结构预应力拉索施工过程中最活跃参数——索力的确定方法进行提炼和拓展。给出拉索等效预张力的具体概念,并指出在整个预应力施工过程中拉索等效预张力相对索力更加稳定。对比直接法和迭代法用于拉索等效预张力确定时的优缺点,得出迭代法更适用于确定非线性较强的空间预应力钢结构拉索等效预张力的结论。推导基于设计初始态确定拉索等效预张力的增量比值法、定量比值法、补偿法和退化补偿法,并给出相应的基本假定和迭代公式。针对比值法易导致迭代法发散和补偿法迭代速度较慢等缺点,提出综合了增量比值法和退化补偿法的混合法,并给出相应的迭代计算流程。最后,通过济南奥体中心体育馆钢屋盖实际算例验证各种方法的准确性和有效性。

U型粘钢加固预应力混凝土梁抗弯性能试验研究

为了探讨不同损伤程度、粘贴钢板厚度和高度、有效预应力大小和加载方式等对粘钢加固部分预应力混凝土梁抗弯性能的影响,进行2片普通钢筋混凝土(RC)梁以及8片部分预应力混凝土(PPC)梁的U型粘钢加固抗弯试验和数值分析。结果表明:采用U型粘钢加固部分预应力混凝土梁能够有效抑制裂缝的扩展,显著提高加固部分预应力混凝土梁的正截面抗弯承载能力;部分预应力混凝土梁损伤后加固,其屈服荷载和刚度较未损伤加固梁均有不同程度的降低;初始有效预应力水平主要影响使用阶段的抗弯性能;非线性有限元模型能够预测U型粘钢加固梁的抗弯行为,计算结果与试验结果吻合较好;在实际工程中建议梁侧面粘贴钢板高度不超过梁高的1/3为宜。

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。

疲劳荷载作用下部分预应力混凝土梁裂缝宽度计算模型

为了模拟部分预应力混凝土(partially prestressed concrete,PPC)梁疲劳裂缝扩展过程,建立在疲劳荷载作用下PPC梁裂缝宽度数值计算模型。首先,以静载黏结应力-滑移关系为基础,提出非预应力钢筋疲劳黏结应力-滑移关系;然后给出疲劳荷载作用下开裂截面非预应力钢筋应力计算方法,重点考虑不同类型受拉钢筋之间的应力重分布、累计残余应变(混凝土和非预应力钢筋)及受拉钢筋面积损伤的影响。最后,基于黏结-滑移理论,建立疲劳裂缝宽度计算模型,并利用2组(H1和H2组)PPC梁疲劳试验对其进行验证。研究结果表明:裂缝宽度计算值与试验结果吻合较好,同时对于低配筋率的H1组试验梁而言,利用该模型得到的裂缝宽度相对保守,因此,适于PPC构件的抗疲劳设计及验算参考使用。

碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁受弯性能研究

研究以碳纤维筋为无粘结预应力筋和环氧涂层钢筋为非预应力筋的部分预应力混凝土梁的受弯性能。共进行了8根梁从混凝土开裂、裂缝开展直至梁受弯破坏的全过程试验。测定了梁的开裂弯矩,截面应变分布,变形的发展,裂缝出现、发展及分布情况。在实测碳纤维筋应力增量的基础上,提出了无粘结预应力碳纤维筋极限应力的经验计算公式,给出了碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁的短期刚度及裂缝宽度的算法。

预应力超高性能混凝土梁抗震性能试验研究

将高强钢筋用于超高性能混凝土(UHPC),可充分发挥两者的高强性能。为了解预应力度和配筋率对预应力高强钢筋UHPC梁抗震性能的影响,设计制作了3根预应力和1根非预应力UHPC梁,进行低周反复荷载试验,分析各梁的抗震破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性指标、刚度退化、耗能能力和变形恢复能力,探讨预应力度和换算配筋率对梁抗震性能的影响规律。结果表明:非预应力和中等预应力度UHPC梁具有良好的抗震性能和延性性能,高预应力度UHPC梁具有较好的抗裂能力和变形恢复能力;提高预应力度会降低梁的耗能能力,改善变形恢复能力,但对刚度退化速率影响不大;提高换算配筋率可减缓刚度退化速率,降低梁的耗能能力,但对变形恢复能力影响不大。

配置HRB500级非预应力筋的无粘结部分预应力混凝土梁受弯性能试验研究

无粘结部分预应力混凝土梁受其自身结构特点的限制,抗弯承载力较低.为改善无粘结部分预应力混凝土梁的受力性能,开展了HRB500级钢筋在该结构形式中的应用研究.主要考虑了非预应力强度等级及非预应力筋配筋率对无粘结部分预应力混凝土梁受弯性能的影响.研究结果表明,HRB500级钢筋的加入显著提高了该结构的受弯性能.

预应力型钢混凝土构件收缩徐变试验

为探讨预应力型钢混凝土(PSRC)构件的高含钢率对混凝土收缩徐变引起的预应力损失的影响,以预应力筋张拉力作为长期荷载对3组试件在室内自然环境下进行了收缩徐变试验,试件分别由PSRC组、普通型钢混凝土(PRC)对比组和预应力素混凝土(PC)对比组构成,共计9个;分析了试件的实测收缩徐变规律、含钢率的影响以及应力重分布。结果表明:PSRC的收缩徐变规律与其他混凝土类似,其收缩徐变在前6个月中已大部分完成;试件的含钢率越高,其收缩徐变变形越小,相应预应力钢筋的预应力损失亦越小,而由于应力重分布缘故,混凝土的预应力损失则越大,对此应予以高度重视。

预应力CFRP板加固钢板受拉疲劳性能试验研究

为较好地预测预应力碳纤维材料(CFRP)板加固钢结构的疲劳性能,采用考虑有效应力强度因子幅的Pairs公式,分析了粘贴预应力CFRP板加固钢板的疲劳裂纹扩展行为.通过粘贴CFRP板的含中心孔的预制裂纹钢板的疲劳试验,分析了应力比、CFRP板刚度、预应力及粘结胶性能等因素对疲劳裂纹扩展的影响.试验结果表明:加固后结构的疲劳寿命提高16倍以上,疲劳寿命的理论分析结果偏于保守;预应力是疲劳寿命的主要影响因素,而CFRP板和粘结胶性能的影响有限;应力比对疲劳寿命的影响很大,因此,对交通荷载的正确预估是加固能否取得成功的基础.

预应力高强混凝土管桩滞回性能的试验研究

通过对5根预应力高强混凝土管桩试件进行低周往复加载试验,分析试件的破坏特征、滞回特性、刚度退化、骨架曲线、承载力、位移及延性等指标,研究钢纤维混凝土及配箍率的参数变化对预应力高强混凝土管桩的滞回性能的影响.研究结果表明:在预应力高强混凝土管桩中掺入钢纤维能够改善试件的滞回特性,提高试件的极限承载能力.增加预应力高强混凝土管桩试件的配箍率可以提高试件的变形能力.