基于MCFT理论的PC空心板梁抗剪强度分析

为研究预应力混凝土空心板梁的抗剪强度,基于6次预应力混凝土空心板梁抗剪强度试验,对板梁斜裂缝扩展、极限抗剪强度开展分析,基于修正斜压场理论(MCFT),建立了板梁理论计算模型,研究了预应力混凝土空心板梁箍筋间距的等效间距法确定原则,对比试验数据,验证了其有效性并分析弯剪组合效应对抗剪强度的影响,针对预应力、配筋率、钢筋和混凝土强度等不同参数开展分析。结果表明:加载点位置抗剪强度计算值与试验抗剪强度的比值为0.71,剪跨中点位置抗剪强度计算值与试验抗剪强度的比值为0.99,支座位置纯剪状态下抗剪强度计算值与试验抗剪强度的比值为1.11,考虑弯矩后,板梁抗剪强度削弱,剪跨中点位置计算值与试验值更为接近;预应力混凝土空心板梁在弯剪组合状态下,全黏结预应力钢筋数量由2根提高到10根,抗剪强度提高21.7%;随预应力筋数量的增多,有效预应力大小对抗剪强度的影响更为显著,当弯矩为100 kN·m时,有效预应力由186 MPa增加到1395 MPa的过程中,2根预应力筋抗剪强度提高10.2%,6根预应力筋抗剪强度提高15.3%,10根预应力筋抗剪强度提高20.3%。

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。

采用自平衡预应力中空管的混凝土梁预应力传递长度研究

针对传统短束预应力筋存在的问题,提出一种主要由中空管和穿过中空管的反力钢棒等组成的自平衡预应力中空管构造。为了解采用自平衡预应力中空管的混凝土梁的传力特性,采用有限元与试验相结合的方法分析锚垫板设置情况、混凝土强度、中空管尺寸、有效预应力对中空管预应力传递长度的影响,提出中空管预应力传递长度简化计算公式。结果表明:自平衡预应力中空管可作为有锚垫板的先张预应力钢筋传递预应力;预应力传递长度与中空管尺寸、有效预应力近似成正比,与混凝土抗拉强度近似成反比;现有国内外规范均不适用于中空管预应力传递长度的计算,所提出的简化计算公式计算的中空管预应力传递长度与实测值吻合良好;实桥应用结果显示采用自平衡预应力中空管的混凝土梁预应力传递特性和试验结果相符,预应力传递可靠。

腹板带纵向裂缝的预应力混凝土空心板梁剩余承载力试验研究

为了研究后张法预应力混凝土空心板梁出现腹板纵向裂缝后的梁体受力性能,采用同批次、相同施工工艺的两根预应力混凝土空心板梁进行对比试验,其中一根没有损伤(1号梁),另一根腹板带有纵向裂缝(2号梁)。试验结果表明腹板纵向裂缝的存在改变了裂缝的发展趋势,使多条与腹板纵向裂缝相交的竖向裂缝连通;使底板横向裂缝的分布区域和塑性铰长度变短;梁体的变形更集中在加载点附近;一侧腹板带纵向裂缝对梁体的开裂荷载和极限承载力影响较小,但对顶板混凝土的受压应变大小有影响,但受压不均匀。提出由开裂荷载计算剩余预应力的方法,发现两根梁残余预应力达到77%左右;最后指出了腹板带纵向裂缝的预应力混凝土空心板梁破坏机理。

预应力高强混凝土空心板梁优化设计与试验研究

采用C8 0高强混凝土和低松弛 2 70级高强钢绞线 ,经优化选取了跨度 16m～ 3 0m、宽度 1 2m、截面混凝土空心率 5 3 5 %的预应力混凝土空心板 ,进行了跨度为 15 5m的原型预应力混凝土空心板从预应力钢绞线张拉到承载极限破坏的受力全过程试验 ,研究了其正截面和斜截面在正常使用状态下抗裂度、裂缝宽度和跨中挠度、极限承载能力以及延性等受力性能 ,为在公路桥梁结构中经济可靠的利用高效预应力高强混凝土空心板提供科研依据。研究成果应用于河南省重点工程———焦作至巩义黄河公路大桥及其连接线工程中的两座立交桥建设 ,取得了较好的经济效益。

宽幅空心板梁锚固端纵向抗裂的实用分析方法

针对宽幅空心板锚固端在局部承压试验研究中产生纵向裂缝的问题,分析了纵向裂缝产生的原因,并结合宽幅空心板锚固端截面设计提出纵向抗裂的分析模型,推导纵向抗裂的分析方法,探讨了锚固端截面尺寸、作用在腹板上的预压力偏心矩以及剪切面上抗剪钢筋对宽幅空心板纵向抗裂能力的影响,并编制了纵向抗裂分析程序。最后,采用编制的程序对宿迁-淮安高速公路宽幅空心板梁锚固端截面设计进行纵向抗裂分析,分析结果与现场局部承压试验相吻合。

某大跨异型现浇预应力混凝土空心板结构分析

为准确计算空心板结构在荷载作用下的内力和变形,对比分析了采用拟板法、拟梁法、密肋梁法等简化计算模型与有限元实体分析模型的计算结果。结果表明,混凝土空心楼盖采用填充箱体对称布置时有着很好的各向同性性能,采用拟梁法和密肋梁法计算与框架柱相连的暗梁或拟梁时,其计算结果往往偏大很多,不宜直接采用。在此基础上,并进一步探讨了预应力筋的布置原则与方法。

基于单板受力的混凝土空心板加固试验研究

"单板受力"是在役中小跨径装配式混凝土空心板梁桥的常见病害,为评价"单板受力"桥梁的承载能力,在对原结构承载能力计算和理论分析基础上,对预应力空心板和采用受压区补强加固空心板进行了对比试验研究,结果表明:空心板结构承载力满足要求,采用受压区补强加固与原结构共同受力性能良好,显著提高结构极限承载能力和开裂荷载。

近爆冲击波和破片复合作用下预应力钢筋混凝土空心板梁的损伤效应分析

通过数值分析研究预应力钢筋混凝土空心板梁在近爆冲击波和预制破片复合作用下的损伤情况。通过非线性有限元软件ANSYS/LS_DYNA模拟预应力混凝土板的爆炸试验和炸药驱动预制破片的试验,验证本文所采用的材料本构模型及技术路线的合理性与可靠性,研究爆炸波、破片荷载及二者复合作用下预应力空心板梁的动态响应的差异,同时运用参数化分析方法,研究张拉控制应力、预应力损失水平、混凝土强度、普通钢筋纵筋配筋率及箍筋间距对空心板梁动力响应的影响。研究结果表明:随着张拉控制应力增大,构件的抗爆性能显著增强;在相同张拉控制应力作用下,即使构件有不同水平的应力损失,其抗爆性能也基本相同;提高混凝土强度对构件的抗爆性能的提升作用并不明显;普通钢筋纵筋配筋率的提升在一定范围内可以小幅度提高构件的抗爆性能;随着箍筋间距增加,构件的抗爆性能明显减弱。

20 m跨径后张预应力混凝土空心板梁变形的试验研究

介绍了二十米跨径预应力混凝土空心板梁的荷载试验结果，并对该梁的裂缝开展及挠度发展等变形行为进行了分析研究。此外，通过该梁的非线性计算结果与实测结果的分析对比，对预应力混凝土空心板梁的非线性破坏规律进行了有益探索。

预应力混凝土空心板梁静力荷载试验分析

进行了跨径为20 m的预应力混凝土空心板静力载荷试验,对梁的整体挠度、梁截面应变以及抗裂性试验数据进行了详细分析。结果表明:(1)该梁的刚度满足设计要求;(2)实测应变沿截面高度呈线形变化,符合平截面假定;应力校验系数为0.562,满足试验规范的要求;(3)在最大级试验荷载作用下,未发现有横向裂缝产生,试验空心板梁满足设计要求。

已服役20年的预应力混凝土空心板梁单元静力承载力试验研究

通过对一根已服役20年的预应力混凝土空心板梁单元静力承载力试验室试验,研究该梁单元在不同荷载工况作用下各个截面的挠度情况和混凝土应变,获得该梁单元的静力承载力情况;同时利用有限元分析软件ANSYS建立预应力混凝土空心板梁单元的有限元模型,分析在不同荷载工况作用下梁截面的挠度和混凝土应变,试验分析结果和理论计算结果进行对比分析,以此进行已服役20年结构的耐久性能评估并对结构整体性能进行评定。

已服役20年的PC空心板梁有限元模型修正

服役多年的桥梁由于没有初始条件的有限元模型,也没有长期健康监测数据,因此通过有限元修正来对旧桥进行模拟分析一直是一个热点。基于某运营20年的预应力混凝土空心板梁的破坏试验以及ANSYS有限元模型,利用MATLAB径向基神经网络对有限元模型进行修正。首先以不同的结构参数条件下有限元模型跨中位移作为输入,以对应的箍筋、纵筋、钢绞线、混凝土的弹性模量及混凝土泊松比等结构参数作为输出,计算出有限元模型的设计参数。研究表明:服役20年的预应力混凝土空心板梁仍具有良好的刚度和弹性恢复能力;修正后的有限元模型与实际结构的物理状态非常接近,误差均在5%以内;修正后的钢绞线弹性模量与试验值吻合良好,证明修正结果的准确性和合理性。

先张法预应力混凝土梁受弯极限承载力研究

针对先张法预应力混凝土空心梁底板出现纵向裂纹的事实,在改进施工工艺的基础上,采用有限元软件ANSYS仿真技术,分析先张法预应力混凝土空心梁的受弯极限承载力,并将分析结果与实际简支桥梁设计荷载相比较,得出该桥梁的安全系数为5.27。

预应力混凝土空心板梁桥火灾力学响应特性数值模拟

通过ANSYS有限元数值模拟软件,对预应力混凝土空心板梁桥底板跨中的火灾力学响应行为进行数值模拟研究,获得其温度场、竖向位移、沿纵桥方向的应力以及截面应力的变化情况。结果表明:预应力混凝土空心板梁桥底板跨中受火3h后,跨中底板附近温度可达540℃,产生混凝土爆裂区域;混凝土爆裂区域有明显的局部塌陷;沿纵桥方向的最大拉应力也集中在混凝土爆裂区域;混凝土爆裂区域处的底板和顶板承受着巨大的拉应力,翼板承受着一定的压应力。

先张法预应力空心板梁的预制

本文介绍了跨径 2 0 m和 16 m的预应力混凝土空心板梁 ,采用长线预制场预制的施工工艺。

基于损伤模型的聚碳酸酯板桥异常裂缝成因分析及处置

预应力钢筋混凝土简支板桥由于自身结构简单、便于施工、较强的适应性以及较为经济等优点,如今仍被用作桥梁首选的桥型设计之一。但其也存在一些不足之处,许多桥梁在通车不久就相继出现不同的病害,其中梁板横向裂缝与纵向裂缝病害较为常见,将会对桥梁结构的安全性及耐久性产生较大影响。以一个先张法预应力混凝土空心板桥梁作为依托工程,分析了该桥梁端异常横缝产生的原因,通过有限元分析软件ABAQUS建立单梁的1/4模型进行分析,探讨预应力空心板梁在超载及预应力逐渐损失的情况下,对梁端产生横向裂缝的影响。结果表明:随着荷载的增大和预应力的不断损失,梁端附近混凝土损伤较为严重,且应力应变最先达到最大,先于其他部位出现开裂。在此基础上,通过TRM加固方法对损伤梁进行加固处理,整体承载能力显著提高,破坏形态明显改善。

多因素作用下预应力混凝土简支空心板梁的裂缝评价

以断裂力学及断裂有限元相关理论为基础,用ANSYS有限元软件建立完整梁和带裂缝梁并对其进行静力分析.在不同荷载作用下,比较完整梁和带裂缝梁的挠度、拉应力、压应力和切应力等受力变化.在标定荷载作用下,分析裂缝长度、深度及宽度对主梁受力的影响,计算不同裂缝尺寸下的应力强度因子.结果表明:相同荷载条件下,带裂缝梁由于裂缝尖端存在应力集中,混凝土所受拉应力比同一完整梁明显变大;在常量荷载作用下,随着裂缝尺寸的增加,裂缝尖端应力场强度增大,应力强度因子增大,发生断裂的可能性增大;对于本文中带裂缝20m预应力混凝土简支梁来说,当裂缝宽度为0.25mm时,会发生脆性断裂,因此要控制裂缝宽度小于0.25mm.

退役预应力混凝土梁受弯全过程分析及试验研究

为了解在运营若干年后预应力混凝土空心板梁的材料退化和受力性能,探讨其在抗弯荷载作用下的承载能力及破坏模式,以汀塘圩大桥为背景,对该桥2片服役11年的PC空心板梁的材料强度、结构退化等进行详细检测,并采用2对加载装置进行三分点对称加荷,从弹性阶段、开裂荷载直至构件破坏,对试验梁的变形性能、破坏机理和抗弯极限承载能力等受弯特性进行全过程分析及试验研究。结果表明:试验梁跨中极限位移可达计算跨度的1/42,呈现出明显的延性破坏特征,在服役11年后仍具有很好的延性及足够的强度。对于试验梁的抗弯极限承载力,将试验结果与现行桥梁规范及非线性有限元进行对比,证明了桥梁规范设计给出的板梁极限荷载计算公式的合理性。

预应力混凝土空心板梁火灾损伤特性研究

为探究火灾对预应力混凝土空心板梁受力性能的影响机理,制作10片跨径13 m的预应力混凝土空心板梁进行火灾模拟试验和火灾后的静力加载试验,分析火灾过程中及火灾后的试件状态、梁体内部温度及火灾后的剩余承载能力。结果表明:火灾初期梁体受火面混凝土会随机性爆裂,爆裂削减了钢绞线的混凝土保护层厚度,导致钢绞线火灾中温度显著升高;随着火灾时间增长,梁体腹板中部出现竖向裂缝,梁体逐渐下挠,内部温度逐渐升高,但高温影响区主要集中在距受火面10 cm以内。火灾后梁体剩余承载能力跟火灾持续时间有一定的关联性,但关键取决于火灾中钢绞线经历的最高温度;钢绞线的混凝土保护层爆裂越严重,保护层厚度越薄,钢绞线经历的温度越高,火灾后梁体承载能力损失越严重。