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。

混凝土结构预应力服役离散性分析与性能评价方法

依据工程实测数据,验证了单筋有效预应力概率分布特征,提出了基于高斯混合理论的结构预应力系统概率分析模型,确定了峰度、偏度和函数差值控制的正态显著性判定准则,建立了适用于工程抽样的高斯混合模型正态化简化分析方法.以95%保证率为约束参数,建立了基于实测数据的结构有效预应力性态和服役性能评价方法.结果表明:结构有效预应力概率分布可采用单个正态或多个子分布高斯混合模型近似表征;以95%保证率为约束参数,可协调估计精度与实测效率之间的矛盾,满足工程测试需求,实现了预应力服役离散性的科学量化分析.

预应力混凝土电视塔结构检测及评定

南京市广播电视塔高度为310.1m,采用钢筋混凝土结构和钢结构,电视塔经过三十余年使用,受到自然灾害和环境侵蚀等各种不利因素的影响,多处存在露筋、锈蚀及混凝土剥落现象,局部存在水渍、涂料局部起皮剥落等情况,部分钢绞线表面浮锈、锚固端松动。本文针对其高耸异形、全面采用高效预应力的特点,对电视塔的检测及评定技术进行研究,对今后预应力混凝土电视塔检测具有指导意义。

大跨度预应力混凝土连续梁桥合龙施工技术研究

合龙段施工是预应力混凝土连续梁桥施工的重要环节,关系到全桥的受力和线形状况。以某黄河大桥主桥合龙段的施工为工程背景,探讨了预应力混凝土连续梁桥合龙施工的时间选择、合龙方案的选择、合龙顺序、体系转换以及施工配重等方面的内容,为类似桥梁施工提供了有价值的技术资料。

预应力碳纤维布加固混凝土梁锚固方式试验研究

预应力碳纤维布加固混凝土结构技术是一种加固效果明显、应用前景广阔的加固技术,在这项技术中对锚固方式的研究是一个至关重要的问题。通过对两组试件共7根混凝土梁布置不同的U形箍加载试验,详细分析了不同U形箍布置的锚固效果,提出了预应力碳纤维布加固技术中U形箍的布置原则,对此项技术的设计及施工有指导意义。

大跨径悬索桥隧道锚设计及结构性能评价

四渡河桥是巴东山区一座主跨为900 m的单跨悬索桥,其宜昌岸隧道锚具有桥隧相连的特点。介绍该桥隧道锚设计概况。采用实测综合确定的岩体参数,用三维弹塑性有限元法对包括下部公路隧道施工、隧道锚开挖、浇筑、预应力施加、挂缆等全部工序进行了模拟,通过数值超载分析其结构性能。

大跨预应力混凝土箱梁水化热测试与分析

为避免大跨PC箱梁桥主梁根部梁段混凝土施工期间产生较高的水化热导致温致裂缝,在施工现场对2座大跨PC箱梁桥的3个梁段开展水化热实测,并制作相同养护条件试块同步实测箱梁混凝土早龄期力学性能。根据实测结果,采用有限元软件MIDAS建立相应梁段的时变模型,研究箱梁混凝土水化热温度场和应力场的发展规律,并对拆模时间进行参数分析。结果表明：大跨PC箱梁在施工期间会产生持续1周的水化热,在前1-2d内达到峰值温度,此时箱梁腹板表面混凝土处于拉应力状态,后续降温过程则内部受拉,如内外温差过大容易出现内外贯通的温致裂缝。可优化混凝土配合比,控制水泥用量,并掺入适量粉煤灰,以降低高强混凝土的水化热。建议大跨PC箱梁桥从水化热控制的角度合理确定拆模时间,在正常天气情况下应控制拆模时间不少于4d。

基于有限单元柔度法和刚度法的非线性梁柱单元比较研究

分别基于有限单元柔度法和有限单元刚度法理论,采用纤维模型梁柱单元编制了钢筋混凝土杆系结构非弹性分析程序。基于柔度法的梁柱单元模型的特点在于以单元截面力插值函数作为出发点,在不考虑几何非线性的前提下,总能保证单元内部截面力场分布满足平衡条件。通过构造的数值算例及钢筋混凝土双向弯曲柱反复加载试验结果与两种方法模拟分析结果的对比,对柔度法与刚度法的分析效果进行了比较研究,并对纤维模型梁柱单元解决空间杆系结构非弹性分析的有效性进行了验证。结果表明:对于结构处于强非线性阶段,尤其是对于处理下降段(软化)问题,基于柔度法的梁柱单元无论从计算效率还是计算效果上都明显优于基于刚度法的梁柱单元;纤维模型梁柱单元是目前处理空间杆系双向弯曲与变轴力耦合问题最为实用有效的单元分析模型。

模拟有效预应力的等效荷载-实体力筋降温法

基于预应力筋与混凝土共同承载的理念,在分析预应力模拟的等效荷载法和实体力筋降温法基础上,根据力筋应力计算式的物理意义,提出了一种模拟有效预应力的等效荷载-实体力筋降温法。首先建立预应力结构的无筋有限元模型,通过等效荷载法计算出无筋模型的混凝土弹性收缩,根据该弹性收缩量获得考虑混凝土弹性收缩的对应于有效预应力的等效降温值;再建立预应力结构的有筋模型,通过在有筋模型中对预应力筋单元施加该等效降温荷载实现有效预应力的准确模拟。该方法能在多种通用有限元软件中通过两步建模计算实现,可以正确模拟结构在有效预应力作用下的初始状态,避免传统实体力筋法施加降温模拟有效预应力不准确的缺点。该建模方法为模拟预应力混凝土结构张拉加载、后续加载的受力分析,提供了又一种有效的方法。多个算例验证了本方法的可行性和有效性。

300km/h高速铁路PC槽型梁动力试验研究

介绍北方交通大学与比利时鲁汶大学、布鲁塞尔自由大学、比利时铁路公司合作,在巴黎至布鲁塞尔之间高速铁路线上的Antoing大桥进行的二次高速铁路桥梁动力试验。试验桥梁由跨度50m的多跨预应力混凝土简支槽型梁构成,试验中列车速度达265-310km/h。通过现场试验和实验结果分析,得到了桥梁的频率、振型、阻尼等自振特性,以及桥梁在高速列车作用下的动挠度、梁和桥墩的横向和竖向加速度、橡胶支座的相对位移、梁体的动应变等动力响应特性。试验经验和测试结果对于充实高速铁路桥梁动力分析理论、改进数值分析模型、验证计算结果、提高高速铁路桥梁的动力设计水平、保证行车安全,具有重要的意义。

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。

预应力混凝土空心墩拟静力试验与数值分析

为研究预应力混凝土空心墩的抗震性能,对4个空心墩模型进行拟静力试验研究,并基于试件的破坏特征、滞回性能等试验结果,利用OpenSees软件,采用纤维梁柱单元模拟各空心墩在拟静力荷载下的力学行为,对比分析预应力混凝土整体式空心墩、装配式空心墩与钢筋混凝土空心墩的拟静力行为。结果表明:在钢筋混凝土空心墩中配置竖向无粘结后张预应力筋,可提高其刚度与水平抗力,增强滞回曲线的捏缩效应,减小残余位移,对累积滞回耗能影响不大;与整体式空心墩不同,添加耗能钢筋的预应力装配式空心墩没有出现明显的塑性铰区,曲率分布和剪切错动主要集中在墩底接缝处,滞回曲线呈明显的捏缩状,损伤程度较轻,其刚度、累积滞回耗能分别约为钢筋混凝土空心墩的100%、73%;建议的模型和方法能较准确地预测预应力空心墩的拟静力行为。

预应力混凝土桥梁施工控制结构分析计算方法

结合某预应力混凝土桥梁施工预拱度的求解问题,阐述了分阶段施工法中立模标高的计算原理及正装计算与倒装计算二者之间的关系,分析了与施工控制预拱度相关的影响因素,并根据预应力混凝土桥梁分阶段施工时的施工过程及特点,综合考虑施工过程中各种因素(包括新梁段的浇筑、预应力筋的张拉、混凝土的收缩徐变等)的影响,建立计算模型,运用有限元软件Midas和桥梁博士,采用正装和倒装分析方法计算出各施工阶段的挠度,进而得出各悬浇段的预拱度,为施工控制提供依据。

预应力混凝土试件碳化试验及碳化深度预测模型研究

进行了碳化环境下预应力混凝土试件弯曲受拉和直接受压的耐久性试验研究,阐述了碳化作用对预应力混凝土结构的损伤机理。引进拉、压应力状态影响函数χσ,以反映碳化深度和应力状态及应力水平的关系。分别假定Fick第Ⅰ定律中的碳化时间指数α为0.50或为变量,由此建立了多因素影响下的预应力混凝土结构碳化深度预测模型,且采用一次可靠性方法(FORM)对碳化深度预测模型进行了分析。研究结果表明,拉、压应力分别可加快和减缓混凝土结构的碳化速度,χσ反映了碳化速率的变化趋势。最优的碳化时间指数α=0.48,若近似取α=0.50,计算结果也是足够准确的,由此印证了Fick第Ⅰ定律的正确性,而且采用FORM计算预应力混凝土结构碳化深度的离散程度是可靠的。

崖门大桥0号块施工技术

崖门大桥主桥为单索面预应力连续箱梁斜拉桥。针对 0号块净空高 ,悬臂长的特点 ,以墩身为依托采用了下部托架和上部吊架相结合的支撑架结构体系。介绍其 0号块的施工方案及施工技术。

超高性能混凝土薄层加固法在槽形梁桥中的应用

预应力混凝土槽形梁桥的主梁连接板在运营过程中易产生开裂病害,为修复桥面板的裂缝,改善桥梁受力,提出超高性能混凝土(UHPC)薄层加固法(在桥面板底部浇筑1层UHPC,与原结构整体受力),以沪嘉高速公路蕰藻浜大桥加固项目为背景,论述该方法在该桥加固中的应用。为检验加固效果,采用ANSYS建立甲式桥面板(槽形主梁连接板)的局部有限元模型进行应力分析,并通过荷载试验分析甲式桥面板加固前、后的受力及变形。通过理论和试验分析可知:加固后,在车辆荷载作用下,甲式桥面板的横向应力降至0.5 MPa以下,UHPC层拉应力为2.5MPa;甲式桥面板的横向应变降低了约65%,竖向挠度降低了约60%;UHPC层的应力实测值与有限元理论值基本一致。说明UHPC薄层加固法可有效改善桥面板受力,提高桥面板的刚度,减小桥面板的挠度。

后张预应力混凝土结构灌浆空洞X射线无损检测的试验研究

利用国内现有的钢结构X射线探伤设备,对后张预应力混凝土结构中灌浆空洞和预应力筋束的断丝进行无损检测的试验研究。基于混凝土内空洞的X射线透照原理,提出了波纹管内灌浆空洞的透照方法及技术指标,包括管电压、曝光时间、焦距和灵敏度等。不同强度和不同厚度混凝土试块的透照试验表明:在相同的照片黑度范围内,透照同标号混凝土的管电压和曝光时间随着混凝土厚度的增加而明显增加;在相同的透照参数下,同厚度不同标号混凝土的照片黑度差异较小;混凝土-钢材的厚度等效系数可近似取为0.2。最后,在对大量底片分析研究的基础上,给出了判别金属波纹管和PVC波纹管(包括圆形和扁形两种形式)内灌浆空洞及预应力筋束断丝的方法和步骤。

预应力混凝土平面杆系结构的有限元方法

建立了基于有限元方法的考虑材料和几何非线性的任意截面预应力混凝土平面杆系结构的数值分析模型,可用于模拟预应力混凝土大跨度梁、单向偏压细长柱等的非线性全过程结构响应。引入修正的R odriguez截面模型确定截面切线刚度,其中混凝土的贡献通过截面边界顶点定义的梯形单元来实现;在此基础上利用传统的平面非线性杆单元导出了标准有限元公式。通过两个算例验证了该模型的可靠性和适用性。

水工隧洞预应力混凝土衬砌考虑锚索失效时的应力状态分析

水工压力隧洞无粘结预应力混凝土衬砌是一种新型的衬砌形式,本文结合工程设计实例,对衬砌结构在运行期假定锚索失效情况下的应力分布状态进行了计算分析,藉此对这种新型衬砌形式的可靠性进行评价。计算结果表明,运行期若某根锚索失效,将对衬砌的应力状态产生不同程度的影响,其影响大小和影响范围与失效锚索所在位置有关,浇筑块中部某根锚索失效的影响较小,浇筑块端部第1根锚索失效是最不利工况,拉应力区出现在衬砌底部内侧表面和锚具槽边角部位。在最不利工况下,锚具槽边角部位的拉应力会超过混凝土的抗拉强度,有可能引起开裂和渗漏。

高速铁路先、后张预应力混凝土简支箱梁力学效应对比分析

通过有限元分析技术,以24m跨度先、后张梁为分析对象,使用SAP93静、动力通用分析软件建立8节点块体元力学模型,对先张混凝土箱梁进行应力、刚度、剪力滞后、畸变、翘曲、支座脱空效应、局部效应等力学性能分析,并重点与后张梁的力学性能进行对比。结果表明:先张梁与后张梁尽管施工工艺不同,只要预应力度基本相同,两者内力、变形特性基本相近。