Experimental research on mechanical properties of prestressed truss concrete composite beam encased with circular steel tube

Tests of 4 simply supported unbonded prestressed truss concrete composite beams encased with circular steel tube were carried out. It is found that the ratio of the stress increment of the unbonded tendon to that of the tensile steel tube is 0.252 during the using stage,and the average crack space of beams depends on the ratio of the sum of the bottom chord steel tube's outside diameter and the secondary bottom chord steel tube's section area to the effective tensile concrete area. The coefficient of uneven crack distribution is 1.68 and the formula for the calculation of crack width is established. Test results indicate that the ultimate stress increment of unbonded tendon in the beams decreases in linearity with the increase of the composite reinforcement index β0. The pure bending region of beams accords with the plane section assumption from loading to failure. The calculation formula of ultimate stress increment of the unbonded tendon and the method to calculate the bearing capacity of normal section of beams have been presented. Besides,the method to calculate the stiffness of this sort of beams is brought forward as well.

沮河特大桥预应力混凝土连续刚构桥施工分析

为探讨高速公路桥梁预应力混凝土连续刚构桥施工,结合铜川至黄陵高速公路TH-C02标段工程实例,立足沮河特大桥预应力混凝土连续刚构桥施工的重难点,分析了相应的解决措施和应用效果。结果表明,高速公路桥梁预应力混凝土连续刚构桥是一种新型的桥梁工程施工形式,可有效解决传统钢筋混凝土桥梁跨度小、裂缝多、施工质量难以控制等一系列问题,结合工程特点和重难点,做好0#梁段和挂篮施工,波纹管安装,以及预应力施工等要点的把控,有利于提升施工效率和质量,打造高品质、高质量的高速公路桥梁工程项目。

钢混组合连续梁负弯矩区桥面板设计方法研究

钢混组合梁桥设计关键点之一是能否有效抑制负弯矩区桥面板开裂,若设计不当会造成极大的安全隐患。本文以北京市京雄高速公路中一跨径为40+60+40m的钢混组合梁为研究背景,采用Midas Civil软件建立三维杆单元有限元模型,对负弯矩区采取不同施工方法,定量比较中支点处混凝土桥面板及钢箱梁的应力差异,定性分析不同设计方法的施工适用性及优缺点。最后提出采用后浇筑中支点混凝土桥面板以及施加中支点强迫位移的组合方法,在提高中支点桥面板压应力储备的同时优化其预应力钢束用量。

桥梁工程钢混组合段体外预应力施工及加固工艺研究

为解决传统大跨径桥梁工程钢混组合段体内预应力施工限制因素较多、无法充分发挥预应力钢束作用的弊端,文章依托具体工程实例,研究了大跨径简支梁桥工程的钢混组合段预应力施工,提出了一种优化锚固钢齿板和转向块的加固工艺,并对其进行有限元分析。结果显示,优化后的钢齿板具有良好的受力性能,对钢混组合段原结构损伤较小;优化后的转向块整体性能良好,便于更换预应力钢绞线,证明文章提出的体外预应力施工及加固工艺切实可行。

预应力连续梁桥用高性能混凝土的性能研究及监测控制

基于新建郑州至济南铁路郑州至濮阳段工程中的濮阳特大桥预应力混凝土连续梁桥用高性能混凝土的要求,配制了5种矿物掺合料混凝土,研究了单掺和复掺粉煤灰与矿粉对混凝土抗压强度、弹性模量、线膨胀系数和收缩率的影响,得出了最佳配合比,并建立了反映施工荷载的预应力混凝土连续梁桥有限元模型。结果表明:复掺15%粉煤灰与15%矿粉的混凝土各项性能相对最好;模拟预测和实际监测的竖向累计位移变化趋势大致相同,说明建立的有限元模型的精度较高,可为预应力混凝土连续梁桥的施工技术控制提供参考。

基于裂缝特征的PC简支梁损伤刚度评估方法

为了研究预应力混凝土(PC)梁桥下挠与开裂后的结构性能评估方法,基于预应力混凝土简支梁的弯曲裂缝统计特征,考虑材料非线性特征,采用截面数值分析法,建立截面平衡迭代格式和截面损伤刚度表达式,提出了基于裂缝特征的预应力混凝土简支梁损伤刚度评估方法。分别采用规范法、基于实际裂缝特征的方法以及截面平衡分析法进行了模型桥验证。试验结果表明,截面一旦开裂,截面刚度迅速衰减,挠度迅速增大,刚度的衰减呈前快后慢的特点。采用本文提出的计算方法得到的荷载挠度曲线最接近于试验值。

钢-混凝土组合梁抗裂性能的试验研究

为研究钢-混凝土连续组合梁的受力性能,特别是体外预应力对抗裂性能和刚度的影响,完成3根反向加载的简支组合梁和3根2跨连续组合梁的静力加载试验,其中包括2根在钢梁和混凝土板内折线布筋的体外预应力组合梁。试验表明:非预应力组合梁在负弯矩作用下的开裂荷载较低,连续梁在较低荷载下就会由于混凝土开裂而发生明显的内力重分布,且横向钢筋间距对裂缝间距具有一定影响;折线布筋的体外预应力组合梁开裂荷载增大,裂缝间距和裂缝宽度明显减小,且相同荷载下的挠度下降,说明体外预应力可有效改善组合梁的综合受力性能。此外,预应力作用对组合梁的滑移分布有较明显影响。

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。

预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算

通过２０根预应力钢纤维混凝土梁的试验研究，分析了钢纤维长径比和体积率、箍筋间距、截面有效预压力对其斜裂缝宽度的影响；建立了预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算的理论模式．结合试验资料的统计分析，提出了预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度的实用计算公式．

任意截面无粘结预应力混凝土梁的极限非线性分析

在材料非线性应力-应变关系基础上,提出了确定任意截面无粘结预应力混凝土梁抗弯强度以及计算无粘结预应力筋极限应力的通用方法。利用修正的RODRIGUEZ截面模型进行截面强度分析,按截面顶点把截面划分为若干个梯形单元,通过对梯形单元积分求出混凝土内力。将极限状态下无粘结预应力梁等效塑性区长度与破坏截面中性轴高度之比看作一常数,通过对引自7个不同文献的140片无粘结预应力试验梁的非线性回归分析,认为这个常数取为9.78较为合理。计算结果与试验值吻合较好。

后张预应力钢骨混凝土拉弯梁承载力试验研究

对9片后张预应力钢骨混凝土拉弯梁的力学性能进行了静力模型试验研究,得到了其裂缝发展规律、荷载-挠度曲线、破坏模式及极限承载力等重要的力学性能指标,给出的模型试验结论可以作为后张预应力钢骨混凝土拉弯梁设计计算假定的依据及制定有关规范或条文的参考.

钢筋混凝土梁受压区加固后新增混凝土高度分析

针对受压区增大截面加固后的组合截面受弯构件正截面承载力计算公式并没有对其新增混凝土高度的限制条件进行说明,对钢筋混凝土梁受压区加固后新增混凝土高度进行分析。考虑新增混凝土的应变超前效应,对加固后钢筋混凝土梁进行应力应变分析,得到界限破坏的3种形式。对每种界限破坏形式利用截面材料的应力应变关系,得出加固后的钢筋混凝土梁极限承载力计算公式。通过引入截面有效系数和承载力可提高系数以及程序得出新增混凝土高度对其承载力的影响,并进一步得出新增混凝土高度的限制条件。分析结果表明,原截面高度与加固后截面高度比尽量要超过0.8,这样避免原构件的截面受拉钢筋应力很快达到屈服状态,发生少筋脆性破坏的情况。

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。

基于MCFT理论的钢纤维混凝土梁的截面分析

根据钢纤维混凝土的特性,对MCFT理论的裂后混凝土平均主应力-平均主应变关系进行了修正。在Vecchio和Collins对钢筋混凝土板在纯剪作用下截面分析的基础上,叠加了弯矩的作用,建立了钢纤维混凝土梁在弯剪复合作用下的截面分析模型。利用作者以及其他研究者的试验对该模型进行了验证,结果表明计算得到的钢纤维混凝土梁的剪力-箍筋应变曲线和极限荷载与实测结果吻合良好。该文还利用该模型对钢纤维和箍筋对梁抗剪性能的影响效率进行了比较。

预应力高性能混凝土梁中超细粉煤灰合理掺量研究

对粉煤灰高性能混凝土的早期抗压强度、劈裂抗拉强度、早期弹性模量、钢筋握裹力、抗剪强度和徐变性能,超细粉煤灰的合理掺量和护筋性,高性能混凝土模型梁的疲劳性能等进行试验研究。结果表明:一定掺量的优质粉煤灰可改善混凝土的性能,降低结构的寿命周期成本;铁路预应力梁中超细粉煤灰(UFA)的推荐掺量为25%。6片32mC50超细粉煤灰高性能混凝土试验梁的静载试验结果表明,其各项性能指标满足铁路《桥规》要求。

考虑剪滞效应下计算钢筋混凝土箱梁应力的换算截面法

基于换算截面的概念,提出利用变分原理进行钢筋混凝土箱梁剪力滞分析时,不改变换算前后截面的拉压性能及剪切性能,而将钢筋及混凝土组成的实际截面分别换算为拉压性能及剪切性能相同的假想材料所组成的匀质截面,对换算后截面按单一匀质材料进行剪力滞分析并得到换算截面应力分布,依据钢筋及混凝土两种不同材料的本构关系,得到实际截面应力分布.以钢筋混凝土简支箱梁受跨中集中力为例,说明换算截面进行考虑剪滞效应下截面应力计算的方法.算例与有限元分析结果的比较表明,该方法简便可行.

预应力钢-混凝土连续组合梁的变形分析

对预应力钢-混凝土连续组合梁在正常使用极限状态下的变形计算进行分析。分析考虑钢与混凝土之间的滑移效应,建立简化计算模型,并在此基础上,提出混凝土支座开裂区长度以及预应力筋内力增量的计算公式,给出两跨预应力连续组合梁跨中挠度的计算图表。分析结果表明,两跨预应力连续组合梁变形计算公式计算正常使用极限状态预应力筋的内力值精度较高,不考虑预应力筋内力增量的变形计算值较试验值偏大,考虑预应力筋内力增量的变形计算值精度有明显提高,与试验结果吻合较好,可供工程设计参考。最后在两跨预应力连续组合梁变形计算公式的基础上提出预应力连续组合梁变形计算的通用方法。

预应力钢-混凝土组合梁的刚度

建立了预应力钢 -混凝土组合梁考虑预应力筋在荷载作用下的内力增量和滑移效应的挠度计算模型及折减刚度的修正公式 ,计算结果与实测值吻合良好。建议的计算公式对预应力钢

钢-混凝土连续组合梁非张拉预应力技术的关键参数分析

通过对2-5跨非张拉预应力连续组合梁各受力阶段的分析,研究了配重大小、配重施加的合理范围以及负弯矩区后浇混凝土长度等非张拉预应力技术中一些关键参数的设计计算方法,并初步探讨了卸除配重后,在使用阶段非张拉预应力连续组合梁负弯矩区裂缝宽度及梁跨中变形的计算方法,提出因实施非张拉预应力技术而引起的反向挠度,可通过将卸除配重的反向荷载转化为满跨均布＂等效＂荷载,然后计算该＂等效＂荷载作用下的挠度而得到.结果表明,采用这种＂等效＂荷载方法计算得到的挠度最大相对误差不超过15%,能满足实际工程的精度要求.

体外预应力混凝土梁承载全过程分析新模型

为了探讨体外预应力混凝土梁在承载能力极限状态下的性能,建立了其基于有限单元法的考虑材料和几何非线性的数值分析模型.引入分块截面模型确定钢筋混凝土梁单元截面的切线刚度和分析其退化过程,采用三节点摩擦滑移预应力筋单元分析体外预应力筋在转向块或滑块处的摩擦滑移效应.该模型考虑了影响结构力学性能的主要因素,并考虑了轴力二次矩和二次效应.对试验梁的特征参数、体外预应力增量、摩擦滑移效应和二次效应等进行的分析表明,计算结果和试验值吻合.研究表明,体外预应力筋在转向块或滑块处的摩擦滑移效应是影响体外预应力混凝土梁力学性能的重要因素.