均匀降温下CRTSⅡ型高速铁路轨道板温度应力分析

根据无砟轨道板钢轨-轨道板-钢筋滑移线性本构关系,建立了均匀降温作用下纵连式轨道板温度应力计算模型.应用拉普拉斯变换方法求解平衡微分方程,得到钢筋和混凝土应力、位移的解析表达式,分析配筋率、扣件扣压力和板底摩擦力等参数对裂缝间距及轨道板内力、位移的影响.最后以京沪高铁CRTSⅡ无砟轨道板为例,计算30℃降温条件下的开裂间距,轨道板内力、位移随裂缝长度的分布规律.研究结果表明,解析表达式可以准确地分析轨道板的温度应力,为无砟轨道板设计提供理论依据.     

基于可靠度的连续配筋混凝土路面配筋率设计方法

采用裂缝实际调查和影响因素数值分析,研究基于可靠度的CRCP配筋率设计方法.通过实际调查CRCP路面裂缝间距与宽度分布情况,认为裂缝间距的分布符合对数正态分布模型,裂缝宽度的分布符合正态分布模型;分析了钢筋直径、配筋率、混凝土极限拉应力及钢筋与混凝土之间的黏结应力对裂缝间距和裂缝宽度的影响规律;通过CRCP路面失效概率分析,认为裂缝间距与裂缝宽度的可靠度主要与设计裂缝间距及参数的变异水平有关.给出了CRCP的横向裂缝最佳间距值,得出基于可靠度的连续配筋混凝土路面配筋率设计法.     

连续配筋混凝土路面荷载应力分析

根据连续配筋混凝土路面(CRCP)中钢筋的实际受力性能,将钢筋连续化处理,提出了正交各向异性有限元薄膜模型,对模型的适用性进行了验证.通过不同荷位的计算与分析,提出了不同裂缝间距时CRCP的2种临界荷位,分析了配筋率及配筋位置对路面荷载应力的影响.     

钢筋混凝土箱梁受弯性能的比拟杆分析

基于截面换算的原理对现行分析箱梁受力性能的比拟杆法进行修正,得到考虑钢筋影响的比拟杆分析方法．通过三杆比拟和多杆比拟分析了混凝土箱梁在不同配筋情形下的弯曲应力,并用限元结果验证了修正的比拟杆法分析钢筋混凝土箱梁弯曲受力的适用性．结果表明：相同工况下比拟杆法和有限元法所得应力计算结果相近,且考虑钢筋影响后的计算结果与实测值更为接近,考虑钢筋影响才能反应实际应力状态;当板内钢筋均匀分布时,配筋率的变化基本不影响箱梁剪力滞大小．     

考虑多影响因素的配筋UHPC梁裂缝宽度计算方法

为建立适用于配筋超高性能混凝土(UHPC)梁的裂缝宽度计算方法，对8片UHPC-T形梁开展了四点抗弯试验，分析钢纤维体积分数、配筋率及保护层厚度对裂缝宽度的影响规律.基于钢筋-UHPC协同受力和变形协调机理，采用半理论半经验法构建了能综合反映多影响因素的最大裂缝宽度计算公式，并提出了适用于UHPC梁的钢筋应力、应变不均匀系数及平均裂缝间距计算方法.结果表明：在试验范围内，裂缝宽度随纤维体积分数、配筋率的提高而减小，随保护层厚度增加而增大；UHPC梁的钢筋应变不均匀程度大于普通混凝土梁；平均裂缝间距计算值与文献实测值最大相对误差为11.17%,最大裂缝宽度计算值与实测值、文献实测值之比的均值分别为1.02、1.01,变异系数分别为0.05、0.12,表明所提出公式可准确计算配筋UHPC梁的最大裂缝宽度.     

墙体呈延性剪切破坏所需的水平钢筋配筋率

分析了墙体内水平钢筋最小配筋率与块体、砂浆强度等级、钢种以及竖向压应力之间的关系,得出了正常使用阶段水平钢筋最小配筋率的变化范围,与现行规范规定基本吻合;同时提出了设计时墙体呈延性剪切破坏所需的水平钢筋最小配筋率简化计算公式以及水平钢筋用量最省时竖向压应力控制范围,可供设计时参考.     

连续配筋水泥混凝土路面的温度翘曲应力研究

通过素混凝土板温度翘曲应力的Westergaard理论解和有限元数值解的对比,论证了素混凝土板计算模型的适用性,得到了板体自重对板的温度翘曲应力不产生影响这一重要结论.以三向弹簧模拟钢筋和混凝土之间的粘结,对素混凝土板中加入钢筋前后板体特征点位的温度翘曲应力变化情况作了计算分析,认为配筋层位、粘结刚度系数、温度梯度、板长、板厚及配筋率等参数对板中加入钢筋前后温度翘曲应力变化值的影响可以忽略.结果表明,Winkler地基模式下连续配筋路面单独板的温度翘曲应力可以沿用与其尺寸一致的普通水泥混凝土板的温度翘曲应力计算方法.     

四边固支钢筋混凝土板力学性能的影响因素分析

通过ANSYS计算软件对四边固支钢筋混凝土板进行力学性能的影响因素分析,通过建立模型和分析,得出不同影响因素下混凝土板的变形特征和应力分布规律,同时对作用相同荷载和约束条件下实心板和空心板进行分析比较,发现边长比和板截面形式对板的力学性能影响较大,配筋率和板厚对板的受力也产生一定的影响,选择适当模型参数将改善混凝土板的力学性能.     

配筋混凝土轴向拉伸试验条件下的应力-应变关系研究

混凝土应力-应变关系是混凝土构件承载力、变形分析及裂缝研究的重要参数.本文设计制作了配筋混凝土试件开展配筋混凝土试件轴向拉伸试验,通过分离钢筋与混凝土分别承受的荷载,获得不同配筋率下的混凝土轴向拉伸应力-应变关系曲线,分段拟合得到对应的应力-应变曲线方程,并探讨了配筋率对混凝土轴向拉伸应力-应变关系曲线的影响规律.     

爆炸荷载作用下RC单向简支板的优化设计

目前,对爆炸荷载作用下的钢筋混凝土(RC)结构和构件的设计主要采用控制其动力响应最大位移的方法,例如TM-5和ASCE的试算法,类似于静力作用下的极限状态设计法,虽然过程简单,却无法获得最优化的设计.由RC板的抗力-挠度(R-y)曲线分析可知,曲线下方面积代表板在爆炸荷载作用下可能吸收的能量,直接体现RC板抵抗爆炸荷载的能力.采用TM-5和ASCE推荐的单自由度体系简化RC简支单向板,选用双折线模型计算RC板的R-y曲线,分析不同配筋率的R-y曲线下方面积,面积最大时的配筋率即为该设计的最佳配筋率,改变板的几何尺寸,按上述方法分别得出不同设计方案的最佳配筋率.爆炸荷载作用下必须考虑应变率对混凝土和钢筋的应力影响和材料非线性,不能直接应用静力计算中的矩形等效原则简化计算,研究采用分层法迭代求解R-y双折线的特征值.研究成果和分析方法对爆炸荷载作用下的RC板的结构设计和加固设计具有较高的指导价值.     

冷轧带肋钢筋预应力砼圆孔板裂缝闭合性能的试验研究

通过对６块冷轧带肋钢筋预应力砼简支圆孔板的试验研究，探讨这种板的受力性能，着重研究其裂缝闭合性能．提出预应力砼板类构件裂缝闭合的定义，给出考虑裂缝闭合性能的计算方法，并且探讨了砼拉应力限制系数σｃｔ的合理取值问题     

CRCP加HMA加铺层荷载应力分析

CRCP加HMA加铺层路面结构以其良好的整体性、耐久性和行车舒适性 ,在道路铺装中得到了广泛的应用 .但是由于CRCP中有钢筋和横向裂缝的存在 ,使得对这种路面结构的应力计算困难较大 .使用有限元方法 ,对CRCP加HMA加铺层这种路面结构化简为平面应变问题进行分析 ,采用等参八结点四边形单元作为基本的单元对路面结构进行离散化 ,用组合单元法模拟钢筋的单向加劲作用 ,用裂缝单元模拟裂缝的传荷作用 .得出了裂缝间距和配筋率对路面结构应力的影响     

GFRP-混凝土组合连续板的静力性能试验研究

为提高钢-混凝土组合梁桥桥面板的耐久性,研究GFRP(玻璃纤维增强复合材料)-混凝土组合连续板的变形及裂缝宽度,设计了3片负弯矩区具有不同钢筋配筋率的GFRP-混凝土组合连续板,并对其进行了对称加载试验,重点考察了连续板的破坏模式、变形、裂缝宽度和应变分布等力学特性.结果表明:3片连续板均发生了弯剪破坏;破坏时板端GFRP槽形板与混凝土之间无明显滑移;随着负弯矩区配筋的增强,连续板全过程变形减小;在钢筋屈曲前,连续板正负弯矩区的应变分布基本符合平截面假定.试验研究和理论分析结果的对比表明:可以采用现行桥梁规范中考虑混凝土开裂区域刚度变化的等效刚度计算GFRP-混凝土连续板的等效刚度,并通过文中计算方法获取连续板的变形;此外可以采用现行规范JTG D62—2004中钢筋混凝土的裂缝宽度计算方法计算连续板负弯矩区的混凝土裂缝宽度.     

移动荷载作用下连续配筋混凝土路面三维有限元分析

利用有限元软件ABAQUS建立了连续配筋混凝土路面的三维有限元模型,利用用户子程序VDLOAD模拟了行车荷载的动力加载作用,分别采用梁单元和rebar单元模拟CRCP面板中的纵、横向钢筋的加筋作用,取得了较好的计算效果.计算分析中考虑了交通荷载、车速、纵向配筋率、钢筋布置位置和面板厚度等不同的内外影响因素,以路面结构的应力、应变与竖向位移为主要评价指标,揭示CRCP路面的动力响应特征.分析认为:CRCP路面的动力响应对于交通荷载的大小较为敏感;从纵向钢筋的受力角度看,宜在面板上部配置钢筋;钢筋在动力作用下发生屈服或者破坏的可能性较小,应该关注路表裂缝渗水所引起的病害;低纵向配筋率时,增加CRCP面板厚度的方法不可取,而薄板高配筋率的建设方案更加有利于今后路面的维护和改建.     

火灾后四边简支钢筋混凝土板刚度与挠度试验研究及分析

为研究钢筋混凝土双向板在遭受火灾作用后的承载能力及挠度发展规律,对配筋率及受火时间不同的火灾后钢筋混凝土双向板承载能力进行研究。研究结果表明：火灾作用后,双向板在荷载作用下无混凝土开裂前的弹性阶段,而是直接进入带裂缝工作阶段,且只存在钢筋屈服前的带裂缝工作阶段和钢筋屈服后的破坏阶段;配筋率高的双向板挠度发展较为缓慢,具有更好的抵抗变形的能力,提高配筋率可使得双向板的抗弯刚度增加;随着受火时间的延长,双向板挠度发展加快,挠度曲线更为饱满,表明火灾使得双向板的抗弯刚度削减,挠曲变形也随之增大;以已有的受弯构件刚度的计算方法为基础,结合材料的高温后性能与火灾对双向板承载性能的影响,采用分层划分的方法,推导给出了火灾后钢筋混凝土双向板刚度及挠度计算公式,并与试验对比进行验证。     

钢筋再生混凝土板的受力性能及承载力计算方法

为研究钢筋再生混凝土板的受力性能,在试验研究的基础上,通过ABAQUS有限元软件对试验试件进行模拟分析,证实了数值模拟的可行性。在此基础上,以再生粗骨料取代率、配筋率和板厚为变化参数,通过增设26个有限元模型进行系统性的模拟计算,并探讨了钢筋再生混凝土单向板承载能力的计算方法。研究结果表明:数值模拟结果符合工程实际要求;单向及双向板的极限承载力均随再生粗骨料取代率的增加而降低;配筋率的变化对单向板受力过程几乎无影响,而增大配筋率则对双向板极限承载力的提高将产生有利影响但影响不甚明显;增加板厚能显著提高两类板的承载能力、初始刚度及能量耗散能力。考虑再生粗骨料取代率的影响,对现行规范关于钢筋混凝土单向板承载力计算公式予以修正。     

温度荷载下半整体无缝斜桥搭板的力学性能研究

为研究半整体无缝斜桥搭板在温度荷载下的受力性能,用ABAQUS软件建立了搭板的有限元模型,并依托浙江湖州贯边桥工程的实测数据校准该模型.通过改变斜交角、基层和搭板垫层类型,对半整体无缝斜桥搭板在极端温度荷载作用下的平面内受力性能进行了研究.结果表明:当斜交角在15°~60°间,半整体无缝斜桥搭板的最大应力均发生在近桥端的顶层钝角处,建议设计时该角部位置的钢筋配筋率应大于其它角部的配筋率;在温度荷载下,基层选用沥青碎石或水泥碎石对搭板的最大应力影响很小;选用砂土作为垫层时,能较大程度地减小搭板内的应力,在进行半整体无缝斜桥的设计时,宜选用砂土作为搭板的垫层.     

淮安板闸遗址受力性能的非线性有限元分析

为了解具有复杂形式和结构的淮安板闸遗址受力性能,采用FRANC 3D和ANSYS软件对淮安板闸遗址进行非线性有限元计算,研究存在初始裂缝的板闸遗址主体的受力及其周边土体的应力分布.研究结果表明:对于考虑含初始裂缝的板闸有限元模型,根据M积分法计算得到应力强度因子和J积分,并使用最大周向应力准则预测裂缝结果;在工况组合“自重+填土压力+水压力+0.75倍的设计附加堆载”作用下,淮安板闸主体结构曲率变化处的斜向裂缝,将会持续以下端开裂早于上端开裂的趋势,保持扭转撕裂的形式发展.对板闸遗址主体结构与周边土体进行参数分析,得出极限应力与板闸弹性参数、土体Drucker-Prager模型参数、板闸与土体间摩擦系数、附加荷载值之间的关系;同时,给出板闸遗址背部填土的较优Drucker-Prager模型参数区间,即粘聚力为12~20 kPa,内摩擦角为10°~20°,膨胀角/内摩擦角的比值为0~0.3,此时附加荷载增大对板闸遗址的应力提高效应较不敏感.     

滨州黄河大桥主梁边箱模型试验

滨州黄河大桥主桥是三塔预应力混凝土斜拉桥,主梁为预应力混凝土箱梁.为加强主梁受力的整体性,抵抗静载和动载产生的横向弯矩,横梁结构内设置了横向预应力钢束.进行标准梁段足尺模型试验,观测试验模型横向预应力钢束张拉后,主梁边箱测点的应变,以及模型表面混凝土裂缝的情况.采用空间有限单元法,建立主梁节段的计算模型,对主梁边箱在横向预应力作用下的受力特性进行分析.研究表明,在张拉横向预应力钢束以后,主梁边箱斜腹板中部会出现高拉应力区以及混凝土裂缝.可以采取在边箱上翼板内增设纵向预应力束、增设边箱斜腹板内纵向非预应力钢筋等技术措施来改善边箱斜腹板的受力情况,避免混凝土裂缝出现.     

码头预应力空心板板宽方向应力分布数值模拟及应用

为了探究高桩码头预应力空心板板宽方向上应力分布特点,对预应力钢筋混凝土内部不同位置预应力钢筋的应力变化进行数值模拟。首先对空心板的简化模型建立刚度矩阵,而后运用大型有限元分析软件ANSYS编写APDL语言进行建模、加载。通过对不同位置钢筋的应力变化曲线的比较和预应力空心板与普通钢筋空心板受力特性之间的比较,得出以下结论:(1)温度等效法在本工程的数值模拟中十分适用,可以准确地模拟不同位置的预应力钢筋在混凝土中的具体受力表现。(2)在板宽方向上,空心板中心抵消的预应力大于板两侧抵消的预应力。在实际工程施工中,可以采用添加应力控制装置的方法,在先张过程中对板中心施加较大的预应力而板两侧施加较小的预应力。这可以使得预应力空心板的应变减小,板面更加平整,结构整体的疲劳破坏也将相应减小。