基于实际损伤的桥梁体外预应力加固锚固区应力分析与配筋设计

为准确计算桥梁体外预应力加固锚固区应力,指导锚固区配筋设计,以一座4跨预应力混凝土连续刚构桥为背景,提出一种基于实际损伤的体外预应力加固锚固区应力分析与配筋设计方法。首先根据连续刚构桥下挠计算参数敏感性分析结果,确定计算参数组合,建立锚固区局部分析有限元模型;然后基于容许应力法对锚固区进行应力分析;最后对锚固区三向应力较大区域进行配筋设计。以3座桥梁为算例计算锚固区配筋量,并与基于全桥有限元法的实桥配筋结果进行对比,结果表明:采用该方法计算的锚固区横桥向、竖向和单锚局部承压区配筋量与采用全桥有限元法计算的配筋结果基本接近。该方法考虑了加固前原结构的损伤,对于非规则、异形锚固构造也具有适用性,同时避免了冗繁的全桥有限元建模与计算过程。

丹江口水库特大桥地锚式桥台设计

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,1号、4号桥台采用地锚式设计。基于桥台规模限制及结构耐久性考虑,地锚式桥台创新采用了空腔式箱形台身结构(由底板、墙身、盖板和锚台段主梁等组成)。桥台全长45.8 m、顶宽31.6 m,共设置18个空腔,采用矩形扩大基础。为实现传力平顺,地锚式桥台台梁过渡段台身采用肋墙式构造;为降低桥台整体应力水平、提升桥台的抗裂性能,在台身侧墙设置竖向预应力;为增强1号桥台的抗滑稳定性,在台身侧墙设置CFRP岩土锚杆,锚杆锚入中风化基岩。采用有限元法对地锚式桥台构造的受力性能及抗滑稳定性进行验证,结果表明:桥台总体应力分布均匀,台梁过渡段应力过渡平顺,桥台纵、横隔墙应力以压应力为主,并且关键部位有一定的压应力储备;1号桥台设置CFRP岩土锚杆后其抗滑稳定系数提升了20%以上。

新型预应力路堤侧压力板设计间距研究

基于Boussinesq和Cerruti公式推导的水平附加应力计算公式,提出新型预应力路堤加固薄弱点O处的附加应力分析方法。通过大量工况计算获得多块侧压力板联合作用下预应力路堤薄弱区域内薄弱点O处水平附加应力的扩散规律,并以该点处附加应力作为预应力加固的控制下限,探索侧压力板布置间距的设计方法。研究研究表明:1)单块侧压力板上、下板角不同外延面内的水平附加应力系数K均随水平深度系数hc的增加先增大后减小;2)加固薄弱点O处的附加应力系数KO可根据相邻4块侧压力板的附加应力扩散效应叠加求得,且在不同侧压力板间距下,KO均随hc的增加先增大后减小,即KO与hc的关系曲线均存在峰值点;3)定义侧压力板沿路堤坡向和纵向的净间距与板宽之比分别为净间距系数a和b,发现在不同路堤坡率及加固系数KP下,薄弱点O处的水平附加应力有效扩散深度系数hcp均分别随b和a的增大呈线性递减和线性递增关系,同时b和a呈指数型负相关关系;4)通过多元拟合分别建立了hcp与b(或a)以及b与a的函数关系式,可依据拟合关系设计侧压力板的布置间距。

变开缝长自复位剪力墙截面设计及抗震性能

为研究不同开缝长度下自复位剪力墙的抗震性能,对自复位剪力墙截面进行受力分析,量化不同开缝长度下墙体理论承载力.基于四水准中第三水准下的性能目标,对自复位剪力墙进行截面设计,并与已有试验结果及不同开缝长自复位剪力墙的静力弹塑性结果进行比较验证.结果表明:理论推导的承载力表达式与已有试验及有限元结果均吻合良好;随着开缝长度增加,墙体自复位能力增强,耗能能力减弱;开缝长度系数为0.2~0.3能满足残余位移角限值,同时保持较好的耗能能力.

大跨度连续梁预应力束优化方法研究

为探讨大跨度连续梁预应力束的多参数优化设计方法,文章选取预应力束张拉控制应力、型号和根数作为设计变量,规范限值为约束条件,预应力钢束总造价为目标函数,建立了大跨度连续梁的优化模型;采用桥梁结构平面分析程序,结合混合整型序列二次规划法,混合编程求解优化模型。以某连续梁为工程背景,建立并求解优化模型,将优化结果与设计值进行比较。结果表明:预应力钢束材料总造价降低18.26%。

大推力预应力闸墩的设计方法

在广泛调查研究的基础上，运用理论分析和仿真模型试验的研究方法，对预应力闸墩的结构形式和设计方法进行了探讨，提出了预应力闸墩的开缝锚块结构形式和预应力闸墩设计方法，包括颈部、锚块和闸墩体内锚束锚固区的设计计算方法，并提出了颈部按部分预应力设计的思想．对比试验分析表明：开缝锚块结构形式可提高颈部的预压应力效果，减少锚束的数量，降低工程成本；预应力闸墩按部分预应力设计是完全可行的．本文的研究成果对今后预应力闸墩的设计和我国《水工混凝土结构设计规范》的修订有一定的参考价值．

体内外同索预应力混凝土结构研究及其应用

针对在建筑物加固与改造过程中出现的共享空间增加楼层这种结构形式,提出了一种新颖的体内外同索的预应力体系,将体内的一部分预应力筋延伸至体外加固原结构的梁。首先分析了这种结构通常在改造过程中出现的问题,然后提出该加固思想,介绍了该方法的特点,给出了该方法加固与改造建筑物时预应力损失的计算方法,提出了结构承载力极限状态的计算公式。最后通过工程实例证明这种方法有效、可行,有一定的优越性,值得在加固与改造工程中推广。

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.

土质边坡预应力锚索设计方法探讨

在满足边坡稳定安全的基础上,运用边坡稳定性分析中的传递系数法分析边坡推力分布特征,以边坡主下滑段为预应力锚索加固对象,考虑其上滑体的下滑推力和阻滑段的抗力作用,得出了求解加固段各条块预应力锚索抗力的计算公式,建立了预应力锚索设计荷载与其布置间距的关系,提出了一套土质边坡预应力锚索加固设计的方法,该方法形式直观、运用方便,可直接确定预应力锚索设计荷载与其布置间距,且边坡的稳定性能自动满足工程要求。用该设计方法对某工程进行了实例分析,取得了较好的效果。

弦支穹顶结构的预应力优化设计

采用遗传算法对弦支穹顶结构进行了预应力优化设计.从随机产生的初始种群出发,通过选择、杂交及变异等遗传算子,使种群一代一代地进化到最优解.本文采用二级优化的步骤对水平径向约束反力和上部杆件轴力两个优化目标同时进行了预应力优化,并编制了相应的程序对联方型弦支穹顶结构进行了预应力优化设计.结果表明,采用遗传算法收敛速度快,而且所需迭代次数少;最外圈索杆的预应力对水平径向约束反力的影响最大,而内部几圈索杆的预应力对上部单层网壳杆件的轴力影响较大.

无铰索-拱复合结构设计与力学性能分析

无铰拱因构造简单、稳定性好而应用广泛,在裸拱上引入预应力形成的索-拱结构可进一步优化结构效能,但现有研究大多针对有铰拱,从而限制了无铰索-拱结构的推广应用。基于无铰拱在均布荷载作用下的弯矩分布规律,利用等效荷载法研究了无铰索-拱结构的预应力设计方法,并对比分析了无铰索-拱与无铰拱的力学性能;针对索-拱结构拱脚弯矩增大幅度较大的现象,提出了先铰支后固支与反向修正制造线形的施工方式;通过对比分析先铰支后固支无铰索-拱结构与对应裸拱结构的静力性能,厘清了预应力对无铰拱的内力优化规律,发现无铰索-拱结构的预应力主要优化了结构在恒载作用下的弯矩,且结构在半跨荷载作用下的稳定性远低于全跨荷载。

多厢互联预应力混凝土渡槽设计方法

针对南水北调中线总干渠渡槽流量大、荷载大、槽身过水断面大，普通梁式渡槽难以满足要求的特点，提出了新型矩型截面多厢互联预应力混凝土连续梁式渡槽．这种型式渡槽刚度大、承载能力大、跨越能力大，是一种适用于大流量输水渡槽的经济合理的新型结构。文中介绍了这种渡槽的结构设计方法，包括槽身跨度和横截面尺寸的确定原则；纵向、横向和竖向预应力钢筋及锚固体系的选择；按平面问题和按空间问题分析方法以及槽身结构承载能力极限状态和正常使用极限状态设计要求等内容．分析结果表明，这种渡槽空间受力效应明显，宜采用平面问题与空间问题相结合的分析方法。

索穹顶结构的预应力设计方法

作为一种预应力结构 ,索穹顶的刚度和承载能力都是通过施加预应力来获取的 ,因此 ,预应力设计是对索穹顶进行任何其它分析的基础。借鉴膜结构找形方法之一的力密度法的思路 ,可以得到索穹顶的预应力设计的方法 ,而且 ,还可以利用索穹顶本身的对称性条件和成形条件来进一步简化推导过程。通过分析发现 ,预应力设计的结果实际上就是一个齐次线性方程组的解空间。应用这一方法对一典型的辐射形索穹顶算例进行分析 。

体内外同索预应力混凝土结构设计与施工

针对在建筑物加固与改造过程中出现的共享空间增加楼层这种结构形式,提出了一种新颖的体内外同索的预应力体系,将体内部分的一部分预应力筋延伸至体外加固原结构梁。分析了这种结构通常改造过程中出现的问题,介绍了体内外同索预应力结构在增层加固中的特点,给出了这种方法加固与改造建筑物时施工的关键技术。

考虑预应力实施过程的预应力钢结构全过程优化设计

分析预应力实施过程对优化设计结果的影响,探讨预应力钢结构的全过程优化设计概念。在对预应力实施过程进行统一描述的基础上,建立预应力钢结构的全过程优化设计数学模型,并从索初始形变的角度出发,基于预应力钢结构的施工力学分析理论,探讨全过程分析的优化模型约束条件计算方法。最后,依据分级优化思想,将优化模型中的设计变量分为若干层次,构建优化模型求解的三级优化方法。算例结果表明,全过程优化设计方法具有较高的效率与良好的稳定性,能够考虑不同的预应力实施过程对优化结果的影响。如给定各次预应力阶段的张拉批次顺序,可同时输出相应的预应力阶段张拉控制力方案,从而实现结构设计方案与预应力实施方案的整体优化。

预应力超静定结构设计方法的改进

针对目前预应力超静定结构设计方法中存在的不足,结合荷载平衡法与"预应力度法"各自的优点,提出了适合各类抗裂要求的预应力超静定结构的统一设计公式.该公式建立在满足构件抗裂要求的基础之上,考虑了预应力引起的次弯矩的影响以及预应力沿预应力筋长度方向发生变化的影响.利用该公式确定预应力筋量时,计算量小,一般无需返工重算,尤其适合于超静定结构中采用曲线布筋的一般情况.

预应力混凝土结构设计统一方法

首先介绍了预应力混凝土结构中水平受弯构件的预应力筋及非预应力筋的选配方法；然后介绍了预应力混凝土结构中竖向构件的控制内力取值及配筋计算方法。

装配整体式预应力夹层板楼盖结构设计方法

介绍了装配整体式预应力混凝土夹层板在主跨度方向的承载力计算方法和正常使用极限状态的验算内容。详细描述了计算原理和叠合层与夹层板连接的构造措施。实例设计表明,预应力夹层板楼盖结构两个方向的设计均可采用现行规范中叠合式受弯构件的设计方法。

预应力筏板基础在高层建筑中的应用

以成都国信广场工程为例 ,介绍了预应力筏板基础的设计、施工。

预应力等径活性粉末混凝土电杆的设计研究

针对活性粉末混凝土(以下简称RPC)的力学性能特点,通过理论推导分析,提出了预应力RPC电杆的承载力计算方法,给出了相应参数的建议取值范围。对500kV预应力RPC电杆进行了设计,利用有限元软件ANSYS建立了有限元模型,对不同工况下预应力等径RPC双杆的受力性能及变形性能进行了有限元分析,分析结果验证了该设计方法的有效性。