考虑氯离子侵蚀的预应力节段桥墩时变地震易损性分析

基于氯离子扩散特性,研究了预应力节段桥墩的时变腐蚀形态,及其全寿命周期内的地震易损性。该文以一近海桥梁结构为研究背景,在原始桥墩基础上设计具有等效抗震能力的预应力节段桥墩,并采用OpenSEES有限元软件进行数值模拟;将预制节段桥胶接缝界面区的氯离子传输特性应用于预应力节段墩,同时综合考虑各类钢筋材料的均匀锈蚀与点蚀,依次使用Pushover分析方法和增量动力分析方法,计算并评定受侵蚀预应力节段桥墩的时变抗震性能与地震需求。研究结果表明:接缝界面区氯离子传输特性改变了桥墩不同高度处的时变腐蚀状态,造成了沿墩高的不均匀腐蚀形态;综合考虑均匀锈蚀和点蚀后,钢筋劣化速度明显高于传统整体现浇墩内部纵筋;全寿命周期内,预应力节段桥墩和整体现浇桥墩的地震易损性呈现不同的变化特征。

正常使用状态体外束应力增量计算方法研究

为解决正常使用极限状态下体外束应力增量计算方法存在的效率、精度问题,基于试验结果和相关假定将体外束加固连续刚构视为各单跨加固体系,考虑使用荷载作用下体外束曲线变形特征及与梁体相对位置变化的几何关系,通过理论推导得出单跨加固体系在荷载作用下体外束应力增量计算的简析公式。将各单跨加固体系体外束应力增量进行叠加,导出全桥加固体系体外束总应力增量计算公式,并对不同荷载及布束形式下体外束应力增量计算公式进行了探讨。以一座体外束加固连续刚构实桥为算例,运用上述方法对体外束在正常使用极限状态下的应力增量进行了计算,并将计算结果与有限元模型、参考文献结果进行了对比验证。结果表明:体外束加固连续刚构在正常使用初期,体外索的应力增量变化取决于加固体系所承受的荷载,张拉控制应力对其影响不大,而在使用后期,张拉控制应力对体外束应力增量的影响逐渐加大;所提公式对体外束在正常使用极限状态下的应力增量计算具有较高的精度,最大平均误差在5%以内,能够满足工程计算精度的要求,且使结构设计偏于安全;同时,公式形式简单,避免了复杂的有限元建模与能量变分运算,便于工程技术人员掌握,具有较好的实用性。

基于模型试验的体外预应力加固梁应力增量分析

为研究不同体外预应力加固方式对预应力混凝土(PC)梁受力性能的影响,对三根T形简支梁进行静载试验,观察PC梁的裂缝开展以及破坏情况,分析荷载、挠度、应变等的变化趋势,并提出预应力筋的极限应力计算公式,探讨体外加固预应力筋的有效高度、面积以及有效应力对体内外预应力筋应力增量的影响。结果表明:与未加固梁A1梁相比,A2梁的承载力提高了57.5%,A3梁的承载力提高了52.7%,可见不同的体外预应力加固方式对PC梁的承载力均有不同程度的提高;体外加固T梁的荷载-挠度曲线基本呈三折线,且预应力筋应力增量与跨中挠度基本呈线性关系;通过对比发现,体外筋有效高度增加时,体内外筋的应力增量分别随之减小、增加,而在其他因素影响下,体内外筋的应力增量均逐渐减小。

基于挠度的体外与体内无粘结预应力筋应力增量

研究了体外预应力以及体内无粘结预应力梁力筋变形与跨中挠度的关系,提出了一种基于挠度的预应力筋应力增量计算的新方法.首先建立了体外预应力梁和体内无粘结预应力梁的变形相容方程,推导了用跨中挠度表达的力筋应力增量计算公式,提出了适用于体内外预应力筋应力增量的统一计算公式,能够计算正常使用和承载能力极限状态下预应力筋的应力.最后运用该公式计算了国内外大量试验梁(包括6根体外预应力梁和22根体内无粘结预应力梁),计算出应力增量与试验结果之比的均值在0.99～1.02之间,标准差为0.1左右.表明该式计算值与试验实测吻合良好,公式形式简单,能够反映结构的受力机理.

预应力钢-混凝土组合梁承载力计算方法

对预应力钢 混凝土组合梁的应用发展作了简要的介绍。依据现有的研究成果 ,尤其是对预应力简支组合梁的试验研究成果进行了介绍和评价。同时通过对算例的计算分析 ,比较了普通组合梁和预应力组合梁的受力性能 ,以及计算方法之间的差异 。

部分预应力高强混凝土梁无粘结筋极限应力及承载力的计算方法

通过 1 5根单调荷载和 1 1根低周重复荷载作用下的无粘结部分预应力高强混凝土梁的试验研究 ,探讨了综合配筋指标、跨高比、荷载作用方式对预应力筋应力增量和极限承载力的影响 ,建立了无粘结预应力筋应力增量与综合配筋指标、混凝土相对受压区高度与综合配筋指标的关系式 ,对受压区混凝土应力等效模式进行了探讨 ,给出了两种无粘结部分预应力高强混凝土梁正截面极限承载力的计算公式 ,计算结果与试验结果吻合较好。

体外预应力连续梁的受力性能研究与非线性分析

通过试验分析了体外预应力梁在整个加载过程中的反应。如 :预应力筋材料的非线性本构关系 ,体外预应力筋偏心距的变化 ,在转向块处预应力筋受摩擦的影响等。同时利用条带法编制了有限元非线性分析程序EPRCS ,在单元刚度矩阵中 ,考虑了材料非线性与几何非线性 ,轴力二次矩等。计算结果与试验结果对比表明 ,采用的计算模型符合实际受力状态 ,所使用的在转向块处预应力筋摩擦的模型能很好地反映预应力筋在实际受力过程中的状态。

基于能量法的体外预应力梁力筋应力增量研究

以体外预应力简支梁为研究对象,针对结构的正常使用阶段,利用能量法推导了典型布筋形式与荷载形式下体外预应筋应力增量的解析计算公式,公式的物理意义明确,包含梁的几何尺寸、截面刚度、预应力筋位置、外荷载大小及位置等必要的参数.在此基础上,通过对解析式的合理简化,给出了实用简化计算公式,并对影响应力增量的外荷载大小和力筋偏心距等关键因素进行了参数分析.此外,还应用能量法推导了体外预应力连续梁的力筋应力增量公式.最后,通过与已有试验结果的对比,验证了本文所推导的解析公式和简化公式的适用性.

配置HRBF500钢筋的无粘结预应力梁受弯性能试验研究

进行了10根简支梁的受弯性能试验,研究了以HRBF500钢筋作为纵向受拉钢筋的无粘结预应力混凝土梁的破坏特征、预应力增量、受弯承载力以及位移延性。试验研究表明:在达到极限状态之前,试验梁中受拉的HRBF500钢筋均已屈服;梁破坏时,受压区混凝土压碎,破坏较为突然;无粘结预应力筋的实测极限预应力增量与综合配筋指标仍基本成线性关系,但较规范GB 50010-2010中公式的计算值明显偏大,计算值与试验值比值平均为0.35;梁跨中的屈服位移较大,但位移延性较差,位移延性系数平均为1.67,且随综合配筋指标增大,位移延性系数减小。根据笔者及相关文献中的试验结果,分析得到了无粘结预应力筋的极限预应力增量计算的建议公式,当极限预应力增量试验值<450MPa时,该式的计算值与试验值符合较好。

任意配筋条件下体外预应力混凝土简支梁极限分析

通过对具有任意配筋形式的体外预应力混凝土简支梁的载面变形参数沿梁长变化的分析 ,确定了截面变形及其沿梁长方向的变化规律 ,从而准确得出锚固点和转向点的位移及体外索的应力。根据各控制截面的变形特点 ,推导出控制截面的内力平衡方程及其求解方法 ,较全面地考虑了非预应力钢筋对结构工作性能的影响。通过简单的迭代计算 ,给出不同转向方式和加载形式下 ,求解具有任意非预应力钢筋的体外索简支梁极限状态的方法 。

变截面波形钢腹板连续组合箱梁破坏试验研究

研究目的:波形钢腹板组合箱梁在受力特点上因具有显著优势,近年来得以迅速发展并在铁路上已经得到应用。本文依托波形钢腹板连续组合箱梁的模型试验,对波形钢腹板连续组合箱梁全过程试验下的弯剪受力性能和破坏机理进行深入研究,从而明确波形钢腹板连续组合箱梁的破坏机制和失效过程。研究结论:(1)波形钢腹板连续组合箱梁正截面弯曲破坏过程可分为弹性加载阶段、中跨跨中截面开裂阶段、中支座截面开裂阶段和中跨跨中截面钢筋屈服阶段四个阶段;(2)波形钢腹板连续组合箱梁剪力主要由波形钢腹板承担,梁体截面开裂和破坏对梁体的抗剪承载力影响较小;(3)试验梁体外预应力增量与中跨跨中截面挠度基本呈线性相关;(4)本研究成果可为波形钢腹板连续组合箱梁的工程运用提供技术参考。

预应力组合梁结构试验研究与剪滞效应分析

为了深入分析剪滞效应对预应力钢-混凝土组合梁结构的影响,提出了一种新型的宽翼缘双箱钢-混凝土组合梁结构并进行试验研究,探讨了该结构在跨中集中荷载作用下组合梁的应力、应变,及挠度随荷载变化的特征。基于最小势能原理,并假定翘曲位移形函数,建立控制微分方程组,推导出了考虑剪滞效应、预应力增量作用下的应变及挠度函数表达式。结合算例,在线弹性范围内,对该组合梁结构进行了剪滞效应对比分析,结果表明:其误差在15%以内。

钢与高强混凝土预应力组合梁数值分析

为在理论上对预应力组合梁力学性能有更进一步认识,以数值积分方法为基础,考虑材料非线性,提出钢与高强混凝土预应力组合梁由加载至破坏的全过程非线性分析模式,研制计算程序,对其进行全过程非线性分析,得到载荷与变形、载荷与预应力增量关系曲线。结果表明:组合梁的受力状态一般经历弹性、弹塑性及塑性三个阶段,并且在整个加载过程中,组合梁的刚度发生过变化,在局部区域出现塑性铰。通过预应力筋与钢梁的变形协调求出预应力筋的内力增量,计算结果与试验结果吻合良好。该成果为预应力组合梁设计提供理论分析手段。

爆破应力波对边坡预应力锚索的动力影响

岩体边坡爆破振动对高刚度的预应力锚索的破坏事故迫使设计与施工人员予以关注,然而这一问题由于其复杂性与地质条件的随意性使研究的难度大大超出目前常用的经典研究手段与方法的能力范围,应用先进的计算机数值仿真试验技术对不同爆破单响药量、不同岩体阻尼下,距爆区不同距离处不同预应力吨位的预应力锚索的动态响应特性进行探索性研究,得到一些初步量化规律,可借鉴于其他工程设计与施工。

体外预应力连续梁受弯性能的非线性分析

本文通过试验分析了体外预应力梁在整个加载过程中的反应。如：预应力筋材料的非线性本构关系，体外预应力筋偏心距的变化，在转向块处预应力筋受摩擦的影响等。同时利用条带法编制了有限元非线性分析程序ＥＰＲＣＳ，在单元刚度矩阵中，考虑了材料非线性与几何非线性，轴力二次矩等。计算结果与试验结果对比表明采用的计算模型符合实际受力状态，笔者所使用的在转向块处预应力筋摩擦的模型能很好地反映预应力筋在实际受力过程中的状态。

体外预应力混凝土梁挠度分析

对国内外体外预应力混凝土梁挠度的计算方法进行了总结与分析 ,已有计算方法考虑预应力增量及二次影响仅限于短期挠度计算。进一步的分析表明 ,体外预应力受弯构件挠度计算还需要考虑材料的非线性、混凝土收缩和徐变。

体外预应力简支梁正常使用阶段索应力增量分析

本文针对体外预应力混凝土简支梁的受力、变形特点 ,提出了利用能量变分原理计算荷载作用下正常使用阶段体外索中应力增量的方法。该方法把体外预应力混凝土梁看作梁 -索组合体系 ,充分考虑了二者之间的相互作用 ,同时给出了利用能量变分原理导出的实用简化计算公式 。

节段预制波形钢腹板PC组合箱梁的受力性能

为了研究节段预制波形钢腹板PC组合箱梁的力学性能,在考虑施工工艺和配束比影响的前提下,设计制作了3根缩尺模型试验梁进行受力性能试验研究.对比和分析了整体浇筑波形钢腹板PC组合梁和节段预制波形钢腹板PC组合梁力学性能的异同,提出了节段预制波形钢腹板PC组合箱梁抗弯承载力计算公式.结果表明:混凝土开裂后,节段预制梁刚度退化明显大于整浇梁,全体外配束节段预制梁刚度下降最为显著;节段预制梁钢腹板抗弯贡献明显大于整浇梁,接缝处截面尤为明显;相比于整浇梁,节段预制梁体外应力筋的应力增量较大,且增长速度快;与整体梁抗弯承载力计算公式相比,提出的节段预制波形钢腹板PC组合箱梁抗弯承载力计算公式的计算值与试验结果吻合更好.

预应力碳纤维布加固混凝土梁预应力长期损失的增量微分法

为深入了解预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的预应力长期损失,采用随时间变化的换算弹性模量方法,建立了考虑混凝土收缩徐变、胶层徐变及钢筋混凝土梁与碳纤维布界面滑移的预应力长期损失增量微分模型,得到了给定边界条件和荷载形式下的预应力长期损失闭合解。为验证该方法的有效性,对相关学者的试验梁进行了长期预应力损失的计算。计算结果表明,所建立的微分增量模型可以用来预测预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的预应力长期损失。

软土基坑设计若干关键问题探讨及基坑设计实例应用分析

珠三角地区的软土具有含水量大、压缩性高、承载力低等特性,这对基坑工程的设计和施工都提出了更高的要求,因此软土深基坑在复杂环境下的支护设计已成为岩土工程的一个新课题。针对软土基坑的特殊性,本文探讨软土基坑设计的4个关键问题:(1)采用增量法分析支护结构的受力和变形过程;(2)考虑锚杆或锚索等的预应力作用时,预应力使基坑主动侧的土体受压,因此主动侧土体应该等效成弹簧,弹簧是否参与作用要根据结构的位移来判断;(3)当放坡开挖存在软弱下卧层地基时,不仅要验算其整体稳定性,还应验算地基的稳定性或承载力;(4)针对双排桩支护结构的受力和变形的研究,还存在许多问题有待进一步完善,结合具体工程,提出双排桩简化计算方法。很多软基工程事故也说明,这几个关键问题如果没有被考虑和重视,则基坑存在安全隐患。最后,以2个软土深基坑设计为案例,以上述的几个关键问题的解决方法为理论支撑,验证其合理性,并详细分析软土深基坑采用多种支护形式的设计方案,为类似工程提供指导。