Weakening effect of vertical prestress ducts on web sections in prestressed concrete box girder bridges

Based on experimental study result of two simply supported beams,which were prestressed by vertical tendons,the research on the weakening effect of vertical prestress ducts on web sections of prestressed concrete box girder was carried out. The test result shows that in the condition without grouting into the ducts,the cracking load is evidently lower than that with full grouting,and stirrup stress and principal tension stress at the surface of concrete will increase obviously. Meanwhile,the finite element analysis has been done to the test beams. The research is consistent with the analysis of finite element. The research tells that strengthening the detection and management for the vertical prestress grouting quality have an important meaning to prevent cracking of the prestressed concrete box girder bridge and provide one theoretical and testing basis for analyzing the cracking reason of such bridges.

冷库大跨度预应力无梁楼盖竖向地震作用下动力响应研究

为研究冷库板柱-抗震墙结构大跨度预应力无梁楼盖在竖向地震作用下动力响应规律,以上海某冷库工程简化模型为分析对象,首先采用YJK软件进行结构设计,之后采用ABAQUS软件进行静力加载与动力时程分析,考虑多遇地震三向输入、罕遇地震水平双向输入、罕遇地震竖向输入、罕遇地震三向输入地震波等工况,分析结构塑性损伤、各楼层竖向加速度分布、各层柱子轴力、板柱节点冲切力、竖向地震作用等,总结竖向地震影响系数与动力系数的规律。结果表明,竖向地震增加了板柱节点的破坏程度;竖向地震作用下大跨度预应力无梁楼盖各点竖向加速度并非均匀;三向罕遇地震工况下柱轴力与板柱节点冲切力增加显著;竖向罕遇地震工况下结构地震影响系数最大值为0.556,动力系数沿高度变化规律与地震波频谱特性有关,最大值达3.89。设计中可根据分析结果采取差异化增强重点部位承载力与抗震性能的措施。

粘贴钢板加固竖向开裂T梁加固效果评价

为研究粘贴钢板对竖向开裂预应力混凝土T梁的加固效果,通过破坏性试验研究2片20 m预应力混凝土竖向开裂T梁的受力性能。分别从裂缝、位移、应变等方面对加固效果进行评价。结果表明:竖向开裂T梁的结构安全储备不足,但相比于未加固梁,通过粘贴钢板加固,开裂后的刚度提升了33.2%,屈服荷载和极限承载力分别提升了34.7%、52.9%;减少了33.7%的裂缝产生与扩展;并且在混凝土进入软化阶段前,钢板与结构的协同受力能力优异。可见,粘贴钢板加固预应力混凝土竖向开裂T梁的加固效果优异。

垂直预应力锚索施工技术

近年来,随着建筑高度的不断增加,国内外的高层建筑对地下空间的利用率越来越高,基坑开挖深度也随之越深。深基坑支护形式一般为桩锚体系,该支护体系适用于复杂的地质条件,在经济性和安全性方面都比较适用。但是在场地狭小、锚固角度受限,且基坑受外部环境影响较大时,普通锚索对加强基坑的稳定性作用有限,而采取垂直预应力锚索时,垂直锚索便于狭窄场地施工,增加预应力可以极大增强基坑稳定性,有效控制基坑位移及周边沉降。

箱梁竖向预应力损失影响机理及控制措施研究

混凝土箱梁桥腹板竖向预应力损失会造成腹板开裂。竖向预应力损失与施工工艺、机具、控制精度等因素有关。通过对预应力损失5个分项的计算分析,讨论各个分项对腹板竖向预应力损失的贡献值。采用有限元模型展开数值分析,研究了竖向预应力损失对箱梁各个部分的影响机理。得出以下结论:(1)对竖向预应力损失影响最大的是锚具变形和钢筋回缩损失,预应力筋与管道摩擦、混凝土弹性压缩、钢筋松弛、混凝土收缩徐变造成的竖向预应力损失较小;(2)在等截面箱梁中,梁高越小,竖向预应力损失对腹板的受力影响越大;在变截面箱梁中,竖向预应力损失对悬臂端部腹板受力影响较大,对悬臂根部影响较小;(3)竖向预应力控制的重点是优化张拉锚固机具,改进施工工艺。

低应变检测管桩局限性及联合孔内摄像判定完整性研究

预应力混凝土管桩应用普遍,质量检测内容为完整性与承载力。低应变法作为检测桩身完整性的普查方法,有高效、检测周期短的优点,但是低应变法无法对竖向裂缝有效的识别,对工程是一种极大的质量隐患。因此本文探讨了低应变法的局限性与孔内摄像技术的优点,将两种方法进行对比与结合,提出了在已知低应变法判定结果的前提下,采用孔内摄像技术进一步确定桩身综合完整性类别的方法。对桩身竖向裂缝排查检和检测提供了保障。

某建筑工程预应力混凝土管桩施工振动监测与承载力分析

为探究预应力混凝土管桩施工对周围环境的影响,以福州市长乐区某建筑工程为背景,在考虑场地土类型影响的基础上进行预应力混凝土管桩施工振动监测,并通过竖向抗压静载试验分析预应力混凝土管桩承载力是否满足设计要求。结果表明,预应力混凝土管桩施工对周围环境的影响与场地土类型有关,中硬土上管桩施工对周围环境的影响最大,中软土次之,软弱土最小;所选试验桩的Q-s曲线均为缓变型曲线,且试验结果均满足设计要求。

XC弹卡式连接预应力混凝土实心方桩施工技术研究

针对XC弹卡式连接预应力混凝土实心方桩在施工过程中,经常发生起吊破损桩头导致套筒变形、接桩时连接件插卡与弹卡不契合、环氧树脂密封材料不密实、桩基检测合格率低等问题,依托上海瑞金医院北部院区二期工程,通过技术创新,如增加起吊专用工装、优化接桩工艺流程、采用专用的连接孔洞环氧树脂注浆设备,制定有效的接桩质量管控措施等,结合精心策划和精细管理,取得了较明显的效果,有效保证了桩基承载力。

基于结构健康监测系统数据的桥梁竖向预应力筋断裂事件安全分析与整治预防研究

竖向预应力筋是防止预应力混凝土桥梁腹板主拉应力开裂的有效手段。为了研究部分竖向预应力缺失对桥梁结构整体及断裂部分的影响,基于某特大型连续刚构桥结构健康监测数据,探究了预应力筋断裂前后梁体竖向挠度及振动数据的变化。研究结果表明:结构跨中竖向挠度变化趋势均与环境温度变化趋势较为一致,振动幅值及大桥自振频率在竖向预应力钢筋断裂前后未发生明显变化,大桥整体处于安全状态;而竖向预应力筋部分断裂会加剧断裂处裂缝的产生。

第四系地层预应力混凝土管桩承载性状现场试验研究

基于印尼某工程15根预应力混凝土管桩(PC管桩)的单桩竖向抗压、抗拔及水平静载荷试验,分析PC管桩分别在竖向荷载和水平荷载作用下的承载特征,揭示不同荷载水平下PC管桩的承载力发挥机制。基于单桩竖向抗压极限承载力预测模型,对比分析指数曲线模型、双曲线模型及调整双曲线模型的可行性,并对PC管桩单桩竖向抗压极限承载力进行预测;结合水平静载试验,探讨地基土水平抗力系数的比例系数m的取值问题。研究结果表明:PC管桩单桩竖向抗压承载力主要取决于桩端持力层的支承力,同时也受桩径、桩长的影响较大;PC管桩的竖向抗拔承载力主要取决于桩侧摩阻力,桩径越大、桩长越长,单桩竖向抗拔承载力越高;PC管桩水平承载力主要取决于桩侧土体的力学性质。就本试验而言,指数曲线模型对单桩极限承载力的预测最精确;m在桩顶水平位移超过10 mm时变化平稳并逐渐收敛为常数,通过试验结果反推的m接近甚至超过JGJ 106—2014中推荐m的上限值。

采用带锚固板竖向钢筋的预应力混凝土T梁受剪性能研究

为推动桥梁预制梁的钢筋智能绑扎进程,提出采用锚固板竖向钢筋代替传统箍筋的网片式配筋方案。为研究该配筋形式对预应力混凝土T梁受剪行为的影响,针对抗剪钢筋形式、剪跨比等参数,设计4个缩尺梁抗剪试验,并使用ABAQUS有限元软件开展实体非线性仿真计算,对试件的预应力效应、抗剪承载能力、失效模式、混凝土受力特征及钢筋受力特征进行分析,结合压力场理论解释其抗剪承载性能的差异,并利用参数分析给出锚固板竖向钢筋的合理设计建议。研究结果表明:在1.0~2.6剪跨比条件下,与常规箍筋梁相比,锚固板竖向钢筋的配置对预应力混凝土T梁受剪开裂荷载及未开裂刚度影响很小,且具有相同的受剪破坏特征,但锚固板竖向钢筋梁具有较大的开裂后刚度及抗剪承载能力,其抗剪承载能力提高约10%,这主要因为锚固板钢筋梁具有更小的混凝土斜压杆倾角以及更大的斜压杆影响区域,且锚固板钢筋可以充分发挥其屈服强度,为充分利用锚固板的优良锚固性能,建议锚固板承压面积宜取钢筋截面积的4.5~8.0倍,锚固板钢筋的屈服强度宜取400~500MPa。

大跨度连续刚构桥腹板开裂原因分析

建立预应力混凝土连续刚构桥有限元模型,分析箱梁横向框架效应、竖向预应力效应、腹板下弯束作用、主拉应力限值、车辆超载、温度梯度等因素对腹板裂缝的影响。结果表明,箱梁横向框架效应对腹板主拉应力影响较大,其单项引起的腹板主拉应力超过0.5 MPa,该值可使腹板某些区域的压应力减弱甚至完全被抵消,进而引起腹板出现斜裂缝;竖向预应力钢束提供的箱梁腹板混凝土压应力储备在2~4 MPa,且随着竖向预应力损失增大,所引起的主拉应力持续显著增大,导致腹板开裂;腹板下弯束在主梁根部附近对主梁的压应力储备贡献最大,从主梁根部至两边跨中标准节段,主梁的压应力储备随着腹板钢束下弯角度的快速减小而逐渐减小;成桥阶段锚固点尽量下移可以显著提高桥梁的压应力储备,达到充分发挥下弯钢束抗剪,抑制腹板斜裂缝发展的作用;主拉应力与车辆超载量基本呈线性关系,超载会导致箱梁结构处于高应力状态,产生开裂等病害;不同温度梯度模式计算出的应力差异较大。

竖向预应力作用下腹板应力分布研究

对箱梁腹板在竖向预应力下的受力特性进行分析,采用Ansys建立有限元模型,研究单根力筋和多根力筋作用下箱梁腹板的应力分布特征,并对预应力混凝土箱梁竖向预应力配筋设计提出建议。

组合梁桥负弯矩区临时竖向约束设计研究

为了提高组合梁桥负弯矩区的抗裂能力,提出了一种先张拉后结合的预制板群钉抗裂措施。为了保证预应力张拉时预制板的平面内稳定性,需要在张拉过程中设置临时竖向约束。根据某三跨连续组合梁桥,建立了跨径50~80m的4组Midas模型,并且保持预制板和湿接缝尺寸不变,保持主梁形式和间距不变,保持施工步骤不变,保持高跨比不变,计算所需的预应力,根据预应力研究设计了相应临时竖向约束的布置方法。研究结果表明:对于50~80m跨径的连续组合梁桥,若在预制板的每个剪力槽内均设置抗拔剪力钉,则抗拔剪力钉远多于最低抗拔要求的根数,不论是凸曲线还是凹曲线,其抗拔能力均满足要求。

PHC桩在厚填土地基中受力特性的试验研究

为解决松散厚层填土非均匀软弱地基上预应力高强混凝土(PHC)管桩的受力特性问题,通过现场试验获得了PHC桩的竖向承载力、水平承载力等实测值,并通过线性规划方法分析获得了土层桩侧摩阻力特征值fs和桩端阻力特征值fp实测值。经对比分析,对试验结果采用线性规划方法来确定土层参数比较可靠。由静载实测承载力结合桩侧阻力、桩端阻力与总阻力的比值,反算场地地层差数,可更精确地指导后续设计。

预应力筋偏差对波形钢腹板箱梁桥的受力影响

为研究预应力筋施工偏差对波形钢腹板箱梁桥受力性能影响,以有限元软件Midas为工具,仿真模拟一座三跨波形钢腹板预应力混凝土组合连续箱梁桥悬臂浇筑施工,分析体内预应力筋竖向偏位和张拉误差对桥梁结构变形、应力及稳定性影响规律。结果表明:预应力张拉误差对波形钢腹板箱梁桥受力性能影响比预应力筋竖向偏位影响大。最大悬臂阶段和成桥阶段下主梁变形量随着预应力张拉误差的增大而增加,而钢腹板剪应力和结构稳定安全系数均无明显变化。预应力筋竖向偏位对最大悬臂阶段和成桥阶段下波形钢腹板箱梁桥受力性能影响均很小。

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。

混凝土箱梁腹板竖向预应力筋施工质量控制关键技术研究

混凝土箱梁桥腹板竖向预应力在施工和运营过程中损失严重,直接表现为腹板开裂现象较为普遍。通过对一种腹板竖向预应力精细化施工方法的研究,以精轧螺纹钢筋作为预应力筋,以自主研发的竖向预应力筋张拉端装置作为安装控制和张拉锚固设备,采用注浆管道串联的真空压浆法,有效解决或大幅降低了竖向预应力损失的难题。经工程应用,证明该方法具有工艺流程清晰、施工方便、预应力损失较小的优点,经济效益和社会效益明显。

软土地区深基坑预应力钢筋混凝土支撑对邻近地铁隧道变形影响分析

依托上海地区一邻近地铁的深基坑工程,通过基坑分区后大坑内预应力钢筋混凝土支撑的使用,解决了上海软土地区复杂地质条件下深基坑开挖对邻近地铁隧道结构变形影响较大的技术难题。第三至第五道支撑使用预应力钢筋混凝土,共设置89个伺服式千斤顶。监测结果表明,大坑内预应力钢筋混凝土支撑的使用,使中隔墙墙身侧向位移向坑外方向持续发展,未改变隧道水平位移、竖向位移及管径收敛沿轴线方向的变化趋势;在该支撑系统工作过程中,隧道水平位移变化量控制在0.5 mm内,竖向位移和管径收敛变化量控制在2~3 mm内。预应力钢筋混凝土支撑的使用成本增加有限。

预应力混凝土箱梁桥竖向预应力损失的实测与分析

基于某大跨预应力混凝土连续箱梁桥腹板竖向预应力的现场长期测试结果,对箱梁竖向预应力的各种损失进行了分析。结果表明:就所研究的情形而言,实测竖向预应力总损失可达其初始张拉应力的45%,锚具变形、钢筋回缩及接缝压缩等引起的损失占其总损失的53%。按现行公路桥规(JTGD62-2004)中确定纵向预应力损失的方法计算竖向预应力筋相应的各种损失,所得结果与相应各项损失的实测值基本吻合。对于竖向预应力传力锚固后损失的计算,收缩徐变模型的选取对其结果影响较大。此外还探讨了温度和后续荷载等因素对竖向预应力损失的影响,结果表明:后续荷载作用对竖向预应力损失的影响较小可予以忽略,而混凝土及孔道砂浆中水泥水化热造成的损失可达总损失的18.9%,因此必须予以考虑。