预应力UHPC-RC无腹筋组合梁足尺模型抗弯试验及极限弯矩计算研究

为了解预应力UHPC-RC无腹筋组合梁(简称组合梁)的抗弯性能,以2座组合梁桥实际工程为背景,分别制作25 m长工字形组合梁及30 m长箱形组合梁足尺模型进行抗弯试验,研究组合梁在弯曲荷载下的裂缝发展形态、荷载~挠度曲线及不同截面高度应变等。结果表明:2种组合梁最终受弯破坏时,1条主裂缝快速发展为贯穿弯曲裂缝,组合梁裂缝细密;荷载~挠度曲线较为饱满,刚度折减较普通预应力混凝土梁明显推迟,结构性能更为优良;开裂前组合梁截面受力发展满足平截面假定,出现主裂缝后逐渐不满足平截面假定。为考虑组合梁截面在极限状态不满足平截面假定的情形,基于UHPC材料本构关系,提出采用体外预应力筋极限理论推导组合梁极限弯矩计算方法,并将该方法与平截面假定理论计算结果及试验结果进行对比。结果表明:提出的组合梁极限弯矩计算方法较平截面假定理论计算方法能更好地反映结构受力。

SMA/预应力CFRP片材增强混凝土梁全过程受力性能分析

为验证通过形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)丝材升温产生回复应力形成预应力碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)片材增强技术的效果,开展了增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究。制作了引入预应力分别为100MPa和200 MPa的抗弯性能试件,对试验梁的破坏模式、荷载-挠度曲线及应变发展过程进行分析,提出了增强梁受弯全过程受力分析方法。结果表明:在屈服阶段和强化段进行加卸载循环,SMA丝材在不同预应变下的应力-应变加卸载关系曲线形式基本一致;当SMA丝材预应变为10%时,最大回复应力达到448.5MPa;同样预应变条件下,通过升温回复的方式将预应力引入CFRP片材中,最大回复应力降低了37.8%~39.5%;增强梁的开裂弯矩和屈服弯矩均有显著提升。由于CFRP片材发生端部剥离破坏,预应力效应并没有很好地限制裂缝的发展,刚度提升有限。计算结果与试验结果吻合较好,证明所提出的受弯全过程分析方法可以用于SMA丝材升温产生回复应力形成预应力CFRP片材增强梁的受弯力学性能预测。

基于预应力法的钢筋混凝土结构施工加固方法研究

当前钢筋混凝土结构施工加固结构多为单向,加固层级受限制,导致预应力差不断提升,为此提出对基于预应力法的钢筋混凝土结构施工加固方法的设计与实践研究。工程通过放线测定及钻孔清孔处理、支撑构件预应力测算,采用多阶的方式打破加固层级受到的限制,部署多阶支撑结构点位。设置粘钢预应加固梁,并完成钢管支撑的简化,采用混凝土桁架搭接实现结构加固处理。最终的测试结果表明:经过对5个随机选定区域的比对,最终得出的预应力差被较好地控制在40MPa以下,说明当前所设计的混凝土内置结构加固方法的针对性与稳定性较高,故其具有较好实际的应用价值。

预应力混凝土空心板桥梁加固方法研究

为解决预应力混凝土空心板桥梁应用环节存在的结构承载力下降、桥体老化严重问题,规避由此引发的桥梁受损、桥面裂缝困境,保证桥梁运行质量,对预应力混凝土空心板桥梁加固方法展开研究,以案例解剖的方式,基于三维有限元模型分析桥梁病害的具体形式和产生原因。在此基础上初步制定技术方案,并结合数值计算结果、经济性、可行性分析结果确定最终方案,梳理方案技术流程、评估方案应用效果,以提高预应力混凝土空心板桥梁建设质量。

异形桥墩的裂缝分析及加固方案研究

本文介绍了某跨湖预应力混凝土箱梁桥异形桥墩墩底月牙裂缝分布及调查外部影响因素,运用大型有限元软件Midas civil和FEA NX进行数值分析,分析墩底月牙应力情况,并在此基础上论述裂缝成因。针对墩底月牙裂缝引起的结构刚度弱化,影响结构安全问题,综合考虑加固效果、经济性、适用性和耐久性等因素,经过几个加固方案的比较,最终提出一种钢壳结合体外预应力的加固方法。从计算分析及施工要点等方面对该方法进行了详细论述,并成功将其运用于实际工程。通过加固后的实桥检测,验证了该加固方法的良好效果,可为同类结构形式桥梁的维修加固提供参考。

跨线连续钢—混组合梁桥负弯矩区抗裂措施设计与研究

为改善跨线连续钢—混组合梁桥负弯矩区的受力性能以解决桥面板开裂问题,以深圳某高速改扩建工程4×85 m连续钢—混组合梁桥为研究对象。基于有限元法,研究增设预应力筋、支点升降法、后浇成型、微膨胀混凝土以及增大配筋率对负弯矩区桥面板抗裂性能的影响。结果表明:桥面板后浇成型可消除一期恒载引起的桥面板拉应力;支点升降法和预应力筋均能在桥面板中引入预压应力,有效降低桥面板的应力水平;增大配筋率只能减小最大裂缝宽度,当配筋率小于1.2%时,随着截面配筋率的增加,桥面板的最大裂缝宽度迅速减小,当配筋率超过2.4%时,随着截面配筋率的增加,桥面板的最大裂缝宽度减小幅度变小;微膨胀混凝土可有效减小桥面板的拉应力。最后基于工程实际提出了综合抗裂措施,可为后续类似工程设计提供参考。

预应力管桩上浮情况及处理措施探讨

预应力管桩因其高强度、施工简便和成本效益高,在建筑工程领域得到了广泛应用。然而,不当的施工方法可能导致管桩上浮,影响其竖向抗压极限承载力。本文结合具体的工程案例,探讨了预应力管桩上浮的原因,对于沉降量过大的桩基,通过扩大检测三倍的桩基静载试验,验证了上浮现象属于个例,提出了针对性的处理和预防措施,并提出典型的管桩上浮处理方法。研究结果表明,通过采取适当的施工技术和管理措施,可以有效预防和处理管桩上浮问题,确保工程的安全性和可靠性。

既有预应力混凝土空心板应用现状及对策

中国现存大量老旧建筑,其中20世纪90年代以前的既有建筑的楼板、屋盖板多采用预应力混凝土空心板。通过文献调研及实地调查,对既有预应力混凝土空心板的发展历史、应用现状、性能评估及加固方法等进行了系统梳理分析,总结了既有建筑中预应力混凝土空心板存在的安全隐患,指出了其性能评估与加固方法研究中存在的不足。

不同材质腰梁对锚索预应力损失的影响研究

为研究不同材质腰梁对锚索预应力损失的影响规律,依托青岛海天中心桩锚支护深基坑工程,结合现场实测和ABAQUS有限元数值模拟,阐明了3种不同材质腰梁作用下锚索预应力变化规律,并将模拟结果与实测结果进行对比分析。结果表明:模拟结果与实测结果变化规律基本一致;锚索预应力随时间的变化趋势较平缓,分为快速下降、稳定变化和基本稳定3个阶段;加载过程中,锚索应力由自由段向锚固段传递,逐渐传递到支护桩及桩后土体;影响锚索预应力损失的主要因素为突然卸荷引起的锚索回缩、土体蠕变和岩土体流变变形。最后对比分析了玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer,GFRP)腰梁、混凝土腰梁和钢腰梁作用下锚索预应力损失规律,整体损失率分别为6.89%、14.74%、16.84%,表明GFRP腰梁具有控制锚索预应力损失的绝对优势,研究成果可为类似深基坑工程的设计提供参考和借鉴。

锚固方法和预应力水平对CFRP板加固钢筋混凝土梁抗弯性能的影响

为了研究端部锚固方法和预应力水平对碳纤维复合材料(CFRP)板加固钢筋混凝土(RC)梁抗弯性能的影响,进行了6根大尺寸T梁抗弯试验,对失效模式、荷载-挠度曲线、特征荷载、CFRP板强度利用率及延性等指标进行分析。结果表明:锚固方法对RC梁的极限荷载有显著影响,但对开裂荷载和屈服荷载基本没有影响;当预应力水平从0提高到0.5,失效模式从混凝土压碎转变为CFRP拉断,开裂荷载和屈服荷载比未加固试件分别提高了75.0%~237.5%和13.6%~50.9%;极限荷载在混凝土压碎模式下随预应力水平的提高而提高,但在CFRP拉断模式下受预应力水平的影响很小;可靠的端部锚固可提高极限荷载下CFRP的利用率,但施加预应力能明显提高整个受力阶段CFRP的利用率。

高速公路桥梁养护加固中新型预应力技术的应用方法

随着高速公路的频繁使用和年限的不断增长,公路桥梁容易出现各种质量问题,从而对公路桥梁的牢固性造成不良影响,严重影响桥梁的正常使用,因此需要进行维修和加固。新型预应力技术是一种比较先进的施工技术,它不仅能改善桥梁的加固性能,还能保证结构的稳定性,增强桥梁的强度,从而延长其使用寿命。阐述了预应力技术在高速公路桥梁养护和加固中的应用方法。

预应力锚索加固高陡边坡机制探讨

预应力锚索加固边坡是提高边坡稳定性的重要手段。弄清预应力锚索加固边坡的机制对于指导边坡加固设计具有重要的理论意义。通过建立高陡边坡计算模型,不断提高边坡岩土体强度折减系数,得到了边坡坡脚位移及预应力锚索内力变化规律,并结合预应力锚索加固岩体应力分布规律,得到了有益的结论:(1)边坡岩土体强度折减系数超过边坡安全系数后,预应力锚索内力开始迅速增加,越靠近坡脚的预应力锚索,内力增加越明显,可以监测坡脚处锚索内力变化,评价边坡稳定状态;(2)对于高陡边坡,绝大部分预应力锚索并不能提高潜在滑动面上的压应力,不能提高滑动面的抗剪强度;(3)预应力锚索加固高陡边坡的主要机制在于限制边坡潜在滑动体的位移。

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁施工工艺及试验研究

在研究已有的预应力CFRP片材加固施工工艺的基础上,利用自主研发的一套预应力CFRP板张拉设备,对6根预应力CFRP板加固混凝土梁进行抗弯试验,介绍预应力CFRP板加固混凝土梁的施工方法和端锚预应力加固技术的关键工艺,可为实际工程应用提供参考。

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯承载力计算

对6根预应力碳纤维(CFRP)布加固钢筋混凝土梁进行了预应力损失和弯曲静载试验,确定了后张预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的剥离-断裂破坏形态,得到了破坏时CFRP布的有效应变.试验结果表明,瞬时预应力损失是总损失的主要部分,而随时间依存的预应力损失仅为初始预应力的2.3%～3.9%.胶体的养护时间对瞬时预应力损失具有一定影响.使用外贴预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁后,其正常使用性能得到明显改善,承载力有较大提高.最后,给出了预应力损失及考虑预应力损失的抗弯承载力的计算模型.计算结果表明,计算值与文献中的试验值吻合较好,使用该计算模型可以有效地预测预应力损失和加固梁的抗弯承载力.

桥梁预应力碳纤维板加固中的参数取值及损失计算方法研究

为确定预应力碳纤维板加固中的某些关键设计指标、计算系数,基于国内外规范及最新研究成果,讨论并提出了适用于预应力纤维复合材料加固的参数取值方法;为确定加固设计中的预应力碳纤维板用量及有效预应力,结合碳纤维片材锚固体系及施工工艺的特点,研究并提出了预应力碳纤维板各项预应力损失的计算方法。最后,以某钢筋混凝土简支梁桥加固工程为例,检验了所提出的参数取值及损失计算方法的可行性和可靠性。

新型体外预应力体系预应力瞬时损失试验研究

为满足朔黄铁路T梁提载要求,针对桥梁的特点和构造,采用新型体外预应力体系对其进行强化加固。该体系的锚具、预应力束和转向器均与普通体外预应力不同,预应力损失不能直接按现行规范进行计算。通过24m足尺梁张拉试验,利用IMC数据采集系统动态记录体外预应力筋在张拉过程中有效应力的整个变化过程,简捷准确地获取了新型体外预应力体系锚固损失、摩擦损失的试验数据。研究结果表明:体外预应力锚固损失为0.98%σcon,摩擦损失为1.6%σcon,摩擦因数μ为0.063。试验结果为该新型预应力体系的设计和施工提供了有效计算依据,也为今后改善体外预应力结构体系提供了参考。

非线性有限元法分析预应力砌体墙结构

集中配筋砌体中加预应力的砖砌体结构是一种能减轻砌体自重、改善结构抗震性能、提高房屋层数的合理结构形式。采用非线性有限元法对预应力砖砌体结构进行模拟分析 ,确定了钢筋混凝土的本构关系 ,并根据前人的试验及经验公式 ,建立了新的砌体破坏准则及砌体在双轴作用下的本构关系 ,分析了预应力对砌体结构的贡献。算例结果表明 ,施加预应力能延缓砌体结构的开裂。

垂直腹杆体外预应力索加固设计内力分析

基于索长改变的基本假定,通过对受均布荷载作用下索微单元的理论分析,推导索的曲线方程和索端力的表达式.分析索长、索端力与载荷的关系,通过循环迭代的方法,得到索长增量与跨中挠度增量的关系式、索长增量与载荷增量的关系式.分析表明:索的最大力位于锚固端端点;在给定初始跨中挠度的条件下,利用跨中挠度增量值求得索长增量值与载荷增量值;计算结果的准确性与对载荷增量步距大小有关,载荷增量步距越小,计算结果越准确.为垂直多腹杆体外预应力技术加固简支梁提供设计的参考依据.

预应力锚索在基础纠偏加固中的应用

预应力锚索加固技术目前广泛应用于水电、公路、铁路、矿山、市政等各类岩土加固工程中,在边坡、洞室、水电坝基、深基坑等加固工程中发挥了显著的经济效益和社会效益,已经成为各类岩土工程加固的主要手段。洛阳市国花园西大门为彩钢结构,总重量约60t,下部地基7～8m深度为回填地层,回填材料以粉质粘土为主,夹杂少量建筑垃圾。由于在建设过程中辗压不密实,导致国花园西大门建成后产生湿陷性不均匀沉降。之后,采用预应力锚索技术成功的进行了纠偏加固。通过该工程,说明预应力锚索技术在基础纠偏中同样可发挥其独特的技术优势,期望对锚索技术在类似工程中的使用有一定的借鉴作用,不断拓宽预应力锚索技术的应用范围。

预应力组合梁的弹性性能分析

预应力钢-混凝土梁已应用于各种结构工程及对现有结构的加固中.采用简化分析方法研究了梁的弹性性能.即采用换算面积法,把混凝土面积转换为等效的钢面积进行计算,可得到弹性范围内简支梁的应力、应变及屈服荷载.实例计算结果表明,预应力组合梁的屈服荷载比普通组合梁的屈服荷载高,组合梁的弹性工作范围扩大了;对组合梁施加预应力后,可以减小弹性范围内的最大挠度,增强梁的刚度;在跨中集中荷载作用下,直线布置方案比三角形布置方案可产生更大的反拱,最大挠度减少近14%.