薄壁墙式墩结构装配式方案及其抗震性能分析

针对既有柱式墩预制拼装技术难以应用于截面横纵比大的薄壁墙式墩的问题,提出了一种节段水平并联的新型装配式桥墩结构方案,预制节段采用双向无黏结预应力筋、灌浆套筒及混凝土剪力榫混合连接.依托某国际机场飞机荷载宽幅桥梁工程实例,基于ABAQUS平台分别建立了新型装配式桥墩和现浇桥墩的精细化有限元模型,通过拟静力分析对比研究了2种桥墩抗震性能的差异,并讨论了预应力筋配筋率以及剪力榫埋深对新型装配式桥墩抗震性能的影响规律.结果表明:新型装配式桥墩与现浇桥墩在纵向水平荷载作用下呈现墩底塑性铰充分发展的弯曲破坏形态,而在横向水平荷载作用下则呈现弯剪破坏形态;相较于现浇桥墩,装配式桥墩纵桥向与横桥向水平承载力分别提高68.5%和43.0%,但残余位移分别降低49.2%和67.8%;增大竖向预应力筋配筋率可显著提升装配式桥墩的水平承载力,而增加水平向预应力筋配筋率和剪力榫埋深则对限制节段接缝处的相对变形作用明显.

无黏结预应力装配式框架内节点抗震性能研究

通过5个框架内节点试件在低周反复荷载下的加载试验,对无黏结预应力装配式混凝土框架节点的破坏形态、滞回特性、变形恢复能力、位移延性、能量耗散等性能进行了研究．为建立该结构的抗震设计方法提供依据．结果表明,无黏结预应力装配式混凝土框架节点具有良好的抗震性能,在延性和变形恢复能力上比现浇框架节点更优．

基于挠度的体外预应力梁应力增量统一算法

体外预应力筋应力增量的计算,是体外预应力结构在两种极限状态设计中的关键问题之一。由结构变形前后的几何关系,推导弹性阶段体外预应力筋应力增量的计算公式,并以此建立力筋应力增量与梁体跨中挠度的关系,进一步延伸到承载力极限状态力筋应力增量的计算,使体内、体外无黏结预应力筋在两种极限状态下应力增量的计算得到统一。公式考虑组合荷载作用的情况,并反映二次效应的影响。在以上推导的基础上,建立极限状态下应力增量计算的实用方法,方便工程应用;对美国学者Naaman所提出的黏结折减系数法进行改进,从理论上推导极限状态下的黏结折减系数;从减小二次效应的角度,对转向块的布置位置进行优化。最后,应用该方法与国内外3批试验进行对比,计算结果与试验结果吻合良好。

东海大桥预应力混凝土桥墩抗震性能分析

建立了可以在循环荷载作用下考虑有、无粘结预应力筋影响的纤维模型分析方法并进行了验证.采用该方法建立了东海大桥引桥桥墩的分析模型.发现东海大桥引桥桥墩中采用的有粘结预应力筋对初始侧向抗弯刚度有影响,对侧向承载能力几乎没有影响,并且该种类型桥墩残余位移较大.为了改善桥墩震后残余位移,针对桥墩特点比较了几种预应力筋布置方式,证明在箱形墩的截面中心布置无粘结预应力钢铰线既可以满足正常使用阶段性能,又能提高桥墩的抗震性能.但是预应力的施加水平、预应力筋含量等关键参数的取值,需要进一步研究确定.

无粘结预应力筏板基础地基反力测试研究

通过现场较大规模的测试研究和整理分析 ,首次获得了无粘结预应力筏板基础地基反力的第一手资料 ,揭示了这种基础地基反力的一些分布规律和无粘结预应力对地基反力分布的影响和作用 ,这些成果校验了该大楼基础的设计 ,亦可供同类基础设计时参考。同时在基底反力测试研究中 ,探讨了大直径土压力盒室内和现场相结合的综合标定方法 。

预应力混凝土两跨连续梁中无粘结筋极限应力算法研究

合理考虑两跨连续梁在加载过程中受力模式的变化和无粘结筋的应力增量对支座控制截面正截面抗弯承载力的贡献,选择合理的结构“失效”标志,就可应用相关设计规程所给刚度计算公式按等刚度法计算结构的变形,求得无粘结筋在外载下的伸长,从而确定无粘结筋极限应力。据此,通过计算机模拟分析,探讨了在不同荷载作用下两跨适筋连续梁中无粘结筋极限应力增量随普通钢筋配筋指标βs和预应力筋配筋指标βp的变化规律,建立了与现有试验结果相吻合的两跨连续梁中无粘结筋极限应力的计算公式。

无粘结预应力混凝土梁双重非线性有限元分析

为研究无粘结预应力混凝土受弯构件的荷载-变形特性,用平面应力大变形问题的UL列式法,建立直线配索无粘结预应力混凝土T形截面简支梁的有限元模型,混凝土和钢筋分别采用了Ottosen四参数屈服准则和Von-Mises屈服准则的弹性-完全塑性本构关系;由于相对滑移,无粘结预应力钢束简化为随加载过程不断更新的外力边界条件;用弥散式裂缝模型模拟了混凝土的开裂并用Euler-Newton迭代法求解非线性有限元方程组.用2集中力3分点加载的简支梁试验对有限元模型进行验证,计算和试验所得荷载-挠度曲线及预应力钢束应力增量与荷载关系曲线均具有三折线形特征,且较为吻合,表明所建立的非线性有限元模型是合理和实用的;与不考虑几何非线性因素时的计算结果相比,考虑几何非线性计算所得的荷载-挠度曲线比不考虑几何非线性时更接近实测结果,表明在计算中考虑几何非线性很有必要.

无粘结筋极限应力增量计算公式对比分析

为客观认识各公式的合理性,对380根简支梁板和连续梁板进行了仿真试验,同时搜集整理了中国建筑科学研究院所做的35根简支梁的试验结果,将国内外预应力混凝土梁板中无粘结筋极限应力增量公式计算值与这415根试验梁板的实测结果进行对比分析,结果表明公式更具合理性.

火灾下无粘结预应力筋应力-应变全过程分析

火灾下预应力筋的膨胀应变、高温蠕变较大,对其受力的影响也较大。提出了通过对火灾下各时间段、各微段无粘结筋膨胀应变、高温蠕变以及无粘结筋总伸长量的分析来得到无粘结筋应力以及应力引起的应变,从而完成无粘结筋应力-应变全过程分析的方法。计算借助编程完成,将火灾下无粘结筋应力变化的计算值与相关的试验数据进行比较,吻合程度较好。分析表明,跨中截面的受拉非预应力筋在火灾下的应力变化趋势与无粘结筋的相似,也是在受火初期增大、一定时间后减小。对火灾下无粘结筋应力-应变全过程的分析有助于了解无粘结预应力混凝土结构抗火性能的机理。

无黏结预应力带耗能钢筋预制节段拼装桥墩抗震性能研究

运用美国太平洋地震工程研究中心开发的OPENSEES程序,采用纤维梁柱单元建立无黏结预应力带耗能钢筋预制节段拼装桥墩模型,进行拟静力加载过程分析,研究预应力度、轴压比、普通钢筋和预应力筋配筋率等参数对墩柱抗震性能的影响。结果表明:随着预应力度的提高,桥墩屈服力提高,但对水平承载力影响较小;预应力和上部结构恒载总的轴压比为20%～30%时,桥墩具有较高的水平承载力和等效阻尼比;预应力筋配筋率为0.20%～0.50%时,桥墩具有较稳定的水平承载力和耗能能力,增大预应力筋配筋率,桥墩等效阻尼比降低;提高普通钢筋配筋率时,桥墩的屈服力、水平承载力、能量耗散和等效阻尼比均有显著提高,但残余位移增大。地震响应分析结果表明,增设耗能钢筋能提高节段拼装桥墩水平承载力;地震作用下桥墩破坏时,墩底剪力约为拟静力试验水平承载力的70%～90%,墩顶位移约为拟静力试验破坏位移的50%。

体外及体内无黏结预应力梁的有限元模拟

为简化无黏结预应力梁的分析过程,利用通用有限元程序建立了体外及体内无黏结预应力混凝土梁的分析模型.该模型由两类主单元组成。即混凝土梁单元和体外/体内无黏结预应力筋桁架单元这两类主单元的端部节点用多点约束(MPC)连接.在体外预应力梁的转向块处,或沿体内无黏结预应力梁全跨并以比较小的间隔处,设置刚度足够大的弹簧单元利用修正的Riks算法跟踪结构的非线性全过程响应.分析结果表明,二次效应会对体外预应力梁的弯曲刚度和极限承载力产生较大的不利影响,无黏结预应力筋的极限应力增量随着非预应力筋配筋率的增加而减小.

小浪底排沙洞混凝土衬砌不同阶段预应力变化实测分析

小浪底排沙洞是我国首例采用双圈环绕无粘结预应力混凝土衬砌的水工隧洞 ,本文对这一新型结构形式和特点进行了简单介绍 ,并根据观测仪器所获得的大量实测数据 ,对不同阶段 (预应力施加、回填灌浆和过水运行 )混凝土衬砌和锚索中的有效预应力变化及混凝土徐变变化规律进行了探讨。实测资料表明 ,采用双圈环绕无粘结预应力技术 ,可实现理想的预应力效果和均匀的环向应力分布。围岩开挖的质量对环向预应力分布的均匀性具有重要影响 ;对预应力施加需时较长的实际结构 ,混凝土的徐变应变在观测仪器的总应变变化中占有不容忽视的比例 ,其大小与预压应力和持荷时间成线性关系 ,可按ε0 =α∑σiti 进行计算。过水运行阶段的实测数据表明 。

无粘结预应力GFRP管混凝土梁抗弯承载力计算

目的为了改善GFRP管混凝土梁的受力性能,增加刚度减小变形.方法考虑无粘结预应力GFRP管混凝土梁的受力特点,根据构件在不同状态下中和轴位置的不同,确定了4种破坏模式,利用平截面假定和应变变化计算方法,对构件抗弯承载力进行了分析.结果根据构件在极限状态下的受力特性,考虑中和轴分别位于混凝土板截面和GFRP管混凝土截面两种情况,确定了截面受压区高度,并建立了相应的抗弯极限承载力计算公式.结论将预应力技术运用到GFRP管混凝土结构中,让预应力筋代替普通钢筋来承担部分荷载,发挥其高强抗拉性能,通过施加预应力,又可以延缓受拉区混凝土过早的开裂,使构件的刚度得以提高,该方法是切实可行的;所建立的抗弯承载力计算公式形式简单,概念明确,便于实际应用.

预应力混凝土简支梁板中无粘结筋应力增长规律

针对无粘结预应力混凝土梁板在受荷过程中的无粘结筋不符合变形平截面假定的特点,应用等刚度法及弯矩-曲率非线性分析法,编制了可用于分别考察正常使用极限状态和承载能力极限状态无粘结筋应力增长规律的计算程序。基于模型试验结果和大量仿真分析结果,得到了非预应力筋配筋指标、预应力筋配筋指标、跨高比、加载形式、预应力筋布筋型式、跨中预应力筋合力点至受压区边缘的距离等参数对正常使用阶段及正截面承载能力极限状态下简支梁板中无粘结筋应力增长的影响规律;建立了无粘结预应力混凝土简支梁板中无粘结筋在正常使用阶段和正截面承载能力极限状态下应力增量的计算公式。

新型铁路桥墩的抗震性能研究

针对铁路桥梁摇摆隔震桥墩整体侧向刚度较低的问题,提出在桥墩与承台分离处设置无粘结预应力筋,形成新型桥墩。以某单线铁路桥为例,针对其18号墩提出新型桥墩设计方案,考虑预应力钢筋及其初始预加力损失,基于OpenSees平台建立有限元模型进行地震反应分析,研究其抗震性能。结果表明:罕遇地震作用下,墩顶水平位移、竖向提离位移、墩底弯矩、摇摆反应及预加力损失明显大于设计地震作用下的相应值,但墩底弯矩的增幅小于墩顶水平位移的增幅;输入地震动强度及频谱特性对墩顶位移与墩底提离位移的影响较大,对墩底弯矩的影响相对较小;新型桥墩容易实现罕遇地震作用下不坏的抗震设防要求,具有较好的抗震性能。

寒冷地区无粘结预应力混凝土梁的抗弯与疲劳强度研究

针对我国行业标准《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(以下简称《规程》)中,对无粘结预应力筋的极限应力设计取值规定的不足,根据大量的试验数据,推导出了适用于桥梁工程的无粘结预应力混凝土上部结构多种截面形式的无粘结筋极限应力增量实用简化计算方法。同时根据试验结果得出无粘结预应力混凝土受弯构件在反复荷载作用下的性能是可靠的结论。

带无粘结预应力钢绞线的格栅坝抗冲击性能分析

以舟曲县三眼峪沟泥石流灾害治理工程中大8号格栅坝为研究对象,在格栅柱中设置无粘结预应力钢绞线,使坝体在受到块石冲击时能充分发挥坝体的整体作用,进而减小局部塑性变形.采用ABAQUS进行块石冲击的数值模拟,并对比新坝和旧坝的位移、冲击力、加速度和von Mises应力响应.结果表明:相同的冲击条件下,带无粘结预应力钢绞线的新坝比旧坝产生的位移值小,冲击力峰值小,冲击方向的加速度响应值小;在块石撞击瞬间新坝坝体的von Mises应力分布均匀,最大的应力值较旧坝的小;新坝较旧坝有更好的抗冲击性能.

无粘结部分预应力混凝土梁的受力性能分析

建立了基于增量变形的既适用于有粘结部分预应力混凝土梁亦适用于无粘结部分预应力混凝土梁受力全过程数值分析方法。该方法能够模拟构件达到其峰值承载能力后下降段的性能,并可考虑非预应力钢筋及混凝土由于结构进入承载能力下降段引起的卸载而导致的材料应力应变关系的变化情况。在此基础上,研究了不同加载方式、跨高比、综合配筋指标、部分预应力比率、混凝土抗压强度等对无粘结部分预应力混凝土梁延性性能的影响。研究表明,无粘结部分预应力混凝土梁的曲率延性系数随综合配筋指标的增加而减小。利用本文方法可以对无粘结预应力筋的应力变化、有粘结或无粘结部分预应力混凝土梁的抗弯强度等进行较合理而精确地评估。

无黏结预应力RC桥墩抗震性能的数值分析

配置竖向无黏结预应力筋,利用其弹性恢复力减小钢筋混凝土桥墩在大震下的残余位移和裂缝宽度,是实现桥墩地震损伤控制的有效手段。本文在完成的拟静力试验基础上,基于OpenSees分析平台建立了无黏结预应力钢筋混凝土桥墩抗震数值分析模型,采用非线性纤维梁柱单元模拟桥墩的弯曲变形,采用修正的压力场理论计算试件剪切变形并通过剪切弹簧模拟,通过零长度转动弹簧模拟纵筋拔出变形,三者共同考虑试件在地震下的弯-剪-轴力耦合作用。将模拟得到的试件滞回曲线、残余位移、预应力筋应力等与试验结果进行了对比,同时将模拟得到的墩顶弯曲变形、纵筋拔出变形和剪切变形进行了分离。结果表明:模拟得到的试件滞回曲线、残余位移、预应力筋应力等与试验结果吻合良好,该模型可对竖向配置无黏结预应力筋钢筋混凝土桥墩的抗震性能进行准确的模拟分析。纵筋拔出变形可占墩顶总变形的30%~50%,在数值模型中不可忽略。

无粘结预应力筋—锚具组装件在低温下的疲劳锚固性能

介绍无粘结筋—锚具组装件在低温下疲劳锚固性能试验的有关情况。试验结论可以消除人们对在寒冷地区修建无粘结预应力混凝土桥梁所存的疑虑 。