钢-UHPFRC组合加固足尺混凝土T梁抗弯承载性能试验

为恢复地震、爆炸、火灾等极端荷载作用后混凝土T梁桥上部结构的抗弯性能,利用超高性能纤维混凝土(UHPFRC)材料的良好抗弯拉性能改进钢-混凝土组合加固技术,提出钢-UHPFRC组合加固方法。以带损伤的足尺混凝土T梁为试验研究对象,通过抗弯承载性能试验,分析钢-混凝土组合加固和钢-UHPFRC组合加固T梁在正常使用阶段的受力性能和承载能力极限状态下的弯曲破坏模式;基于足尺试验弯曲破坏形态,建立钢-UHPFRC组合加固足尺混凝土T梁抗弯承载力计算图示和简化公式。研究结果表明:钢-UHPFRC组合加固试验梁发生塑性弯曲破坏;跨中横截面变形符合平截面假定,加固部分与原结构之间纵向相对滑移小于0.35mm,加固后试验梁整体工作性能较好,与未加固梁相比,钢-混凝土组合加固T梁抗弯极限承载能力可提高71%;在加固材料质量减轻50%的条件下,钢-UHPFRC组合加固T梁抗弯极限承载能力可提高30%,正常使用阶段其抗弯刚度与钢-混凝土组合加固T梁相近,因此钢-UHPFRC组合加固可提升或恢复混凝土T梁的抗弯承载性能,同时降低加固材料对结构自重的增加;抗弯承载力简化公式计算值与钢-混凝土组合加固T梁和钢-UHPFRC组合加固T梁试验值的比值分别为0.97和0.95,简化公式计算可靠,可用于组合加固后混凝土T梁桥的设计计算。     

火灾后和加固后型钢混凝土柱的力学性能分析

为计算火灾后及修复加固后型钢混凝土柱的承载能力和抗弯刚度,该文基于结构受火和受力的连续性,提出了火灾后和加固后型钢混凝土(SRC)柱力学性能的分析流程,采用有限元方法建立了相应的分析模型;并以某受火后的型钢混凝土柱为例,对比分析了火灾前、火灾后和加固后型钢混凝土柱的承载能力和抗弯刚度,获得了使用阶段抗弯刚度和不同轴向荷载比下截面极限抗弯承载力火灾后的损失率和加固后的提高率;在轴向荷载比为0～0.4时,其截面极限抗弯承载力的损失率和提高率分别为4.1%～6.4%和3.9%～9.1%。该文的分析流程和方法可为该类结构火灾后和加固后的力学性能分析提供参考。     

正交异性钢-混凝土组合板负弯矩区抗弯性能分析

为探究正交异性钢-混凝土组合板负弯矩区的抗弯性能，对3块正交异性钢-混凝土组合板进行了抗弯静载试验和非线性数值分析，研究了不同因素对混凝土负弯矩开裂荷载和组合板整体抗弯极限承载力的影响.结果表明：正交异性钢-混凝土组合板呈现典型的弯曲破坏形态；当钢纤维体积分数为1%时，钢-混凝土组合板开裂弯矩的提升率最大，但钢纤维体积分数的改变对整体抗弯极限承载力影响较小；正交异性钢-混凝土组合板的开裂弯矩与正交异性钢板强度无关，极限弯矩则随钢板强度的增加而增大；增加混凝土板厚能提高组合板开裂弯矩和极限弯矩，当混凝土板厚度与正交异性钢板高度比值为0.8时，开裂弯矩的提升率最大.     

钢板与预应力碳纤维布组合加固RC梁抗弯承载力分析

为了解决钢筋混凝土梁抗弯承载力降低的问题,提出了一种将钢板锚固于钢筋混凝土梁底部,碳纤维布施加预应力后粘贴于钢板上,实现对梁进行的组合加固的新方法;推导出了组合加固梁在适筋破坏范围内的正截面承载力计算公式。并将计算结果与相关文献的试验数据进行了对比,发现:1)理论计算值与相关文献试验值较为接近,试验中梁的破坏模式与和理论预测的破坏模式基本吻合;2)相对于单一粘贴碳纤维布加固梁,组合加固梁的极限弯矩提高了37.4%~57.1%,屈服弯矩提高了60.4%~95.7%;3)相对于单一粘贴钢板加固梁,组合加固梁的极限弯矩提高了25.4%~39.7%。因此,钢板与预应力碳纤维布组合加固技术可有效提高梁的抗弯性能。     

混凝土徐变对碳纤维片材加固混凝土梁抗弯承载力的影响

基于钢筋混凝土梁在持续荷载作用下混凝土的应力-应变本构关系,研究混凝土徐变对碳纤维片材加固混凝土梁抗弯承载力的影响规律.根据算例分析,得出随着持续荷载水平的提高,加固混凝土梁的抗弯承载力逐渐减小,抗弯承载力的增加值降低系数逐渐增大,混凝土徐变变形使碳纤维片材加固混凝土梁的抗弯承载力增加值降低2.6%左右的结果.该结果可为碳纤维片材加固混凝土结构设计提供参考.     

碳纤维布加固预应力混凝土空心板试验研究

为研究碳纤维布加固预应力混凝土空心板在近似均布载荷作用下的受力性能和加固效果,通过8块按工程实际尺寸设计制作的预应力混凝土空心板试件,在近似均布载荷作用下的试验,研究不同的碳纤维布粘贴方式及粘贴数量,对碳纤维布加同预应力混凝土空心板受力性能和加固效果的影响:阐述了加固后试件承载力提高程度、裂缝开展情况,及载荷-应变、载荷-挠度的变化.试验结果表明:在近似均布载荷作用下,采用碳纤维布加固预应力混凝土空心板,可以有效提高承载力:40%～120%左右,加固效果明显.     

钢与高强混凝土预应力组合梁承载力计算

根据预应力组合梁结构特性及实际受力情况,分别建立了预应力组合梁在不同受力阶段的截面应力及组合梁抗弯极限承载力的计算公式,通过试验验证了理论公式的正确性·研究结果表明,在承受正弯矩预应力组合梁的钢梁下翼缘施加预应力时组合梁的承载力提高幅度较小,而在承受负弯矩组合梁的钢梁上翼缘和混凝土板中施加预应力均可提高组合梁的承载力,并且在混凝土板中施加预应力效果最为明显·     

组合楼板抗弯承载力研究

为研究压型钢板-混凝土粘结成整体的组合楼板共同受力时,特定型号的压型钢板及配筋条件下混凝土组合楼板的抗弯承载能力,依据试验现象分析,确立了简化的破坏模式.对简化破坏模式进行了受力分析,并利用虚功原理推导出组合楼板的抗弯承载力设计表达式,给出了试验采用的压型钢板-混凝土组合楼板的抗弯承载力计算公式.研究表明:压型钢板-混凝土组合楼板的抗弯承载力和压型钢板、配筋相关,压型钢板-混凝土组合楼板的工程设计应考虑压型钢板、受力钢筋的贡献.     

无黏结预应力混凝土桥墩极限抗弯承载力研究

推导了无黏结预应力混凝土桥墩的抗弯极限承载力的计算公式,分析了极限承载力与预应力钢筋面积、普通钢筋面积和混凝土强度等影响因素的关系.基于塑性铰法,对无黏结预应力混凝土桥墩的抗弯极限承载力进行研究,分析了各因素对抗弯极限承载力的影响.结果表明,增大普通钢筋面积和混凝土强度可以提高抗弯极限承载力;极限弯矩随着预应力钢筋的增多,先增大后减小.因此,对于预应力混凝土桥墩,增大普通钢筋配筋率对提高极限抗弯承载力最有效,但要控制预应力钢筋的数量.     

单调荷载下体外预应力钢-混凝土组合梁的受力性能

基于3根模型梁试件的单调静力试验,对体外预应力钢-混凝土组合梁的受力性能进行了研究.研究表明:施加体外预应力可以有效提高组合梁的抗弯承载力,但试件的延性有所降低;试件纯弯段截面应变分布符合平截面假定;增大栓钉间距可以提高试件的极限变形能力,但对其抗弯承载力的影响不大;试件的抗剪连接程度越低,达到极限荷载时栓钉滑移值越大.结合试验并通过有限元建模,分析了混凝土强度等级、有效预应力、预应力筋线型、栓钉间距等对体外预应力组合梁受力性能的影响.最后,在考虑了预应力筋作用的基础上,提出了体外预应力组合梁抗弯承载力的简化计算方法,该方法可为体外预应力组合梁的设计计算提供参考.     

预应力连续箱梁桥加固设计及验算

某预应力连续箱梁桥运营15年后,箱梁内外出现了较多的裂缝、钢筋锈蚀和台后填土沉降等病害,已影响桥梁结构的正常使用和安全。根据该桥的质量检测报告,提出了箱梁顶板采用增厚钢筋混凝土、箱室顶板内表面采用粘贴钢板和碳纤维相结合以及箱梁腹板粘贴钢板的加固方法。通过理论计算和荷载试验对加固后的桥梁承载力进行了验算和检测,结果表明,结构承载力和刚度都有明显地提高,能保证桥梁的正常使用。     

基于改进三弯矩方程的钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合梁变截面连续梁合理钢箱梁长度,基于现有三弯矩方程推导了适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程,建立了基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,并采用MATLAB软件编制了计算程序。构建了不同跨径的变截面钢-混凝土混合连续梁桥标准结构,运用改进三弯矩方程分析了恒载作用下不同跨径钢-混凝土混合连续梁桥关键截面弯矩随钢箱梁段长度变化的规律,建立了主跨跨径150m~300m间钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度预估公式。不同跨径的钢-混凝土混合连续梁的墩顶负弯矩和跨中正弯矩均随钢箱梁段长度的增大而减小;主跨跨径150m、200m、250m、300m的变截面钢-混凝土混合连续梁桥钢箱梁段长度与主跨跨径的比例分别为0.35、0.40、0.40、0.45时,主跨跨中正弯矩减小趋势变缓;研究结果表明：基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结果与有限元计算结果的偏差小于10%,可便捷且准确地计算恒载下变截面连续梁弯矩;预估公式计算得到的钢箱梁段合理长度与实桥使用的钢箱梁段长度之间的误差在12.5%以内,预估公式具有良好适用性。     

波形钢腹板组合连续箱梁有效翼缘宽度计算初探

针对目前规范中缺少有关波形钢腹板组合连续梁桥有效翼缘宽度的相关规定,提出一种翼缘有效宽度计算方法,以某大跨度波形钢腹板预应力混凝土组合连续箱梁桥为背景,对其有效翼缘宽度计算进行初步研究,研究结果表明:在自重和集中荷载作用下,跨中混凝上内衬边缘的剪力滞效应显著,翼缘板的有效翼缘宽度系数分别达到0.87和0.7左右,其它部位剪力滞效应不明显;而预应力荷载作用下,波形钢腹板组合连续箱梁的各截面处的剪力滞效应均不明显,可以忽略不计,最后通过有限元计算结果与国内外规范对比发现,波形钢腹板箱梁跨中部分有效翼缘宽度与混凝土箱梁基本一致,设计计算时可参照普通混凝土箱梁;内衬边缘截面的剪力滞效应介于普通混凝土箱梁与钢箱梁之间,其有效翼缘宽度的计算也应介于二者之间。     

跨中横隔梁对小箱梁桥极限承载力的影响

以虚拟层合单元程序为基础,综合考虑结构的几何非线性和材料非线性,对一典型5跨简支连续小箱梁桥结构的极限承载力进行了分析,重点考察了在有、无跨中横隔梁时,结构从加载到破坏的全过程中受力性能的变化.计算结果表明:跨中横隔梁的设置,使得桥梁在弯矩工况下免于遭受箱梁间横向联系失效引起的局部破坏,结构的极限承载力可因此提高40%左右.跨中横隔梁的设置,还增强了桥梁的工作整体性和结构的延性.     

混凝土梁桥过火后预应力损失

火灾中产生的高温对预应力结构有较大影响,因降低结构的有效预应力,导致过火后受拉外缘压应力储备降低,结构提前开裂,影响结构使用性能和耐久性。为快速确定预应力混凝土梁过火后的有效预应力,以某省过火后拆除的32片梁为样本,通过实测过火后混凝土梁桥钢绞线永存应力,获得剥落深度比与预应力损失比的回归公式,选用极限承载能力试验及有限元数值分析验证该公式的适用性。结果表明,火灾后梁板预应力钢束出现应力损失,当混凝土剥落深度超过1/3钢绞线净保护层时,预应力损失不可忽略;先张法预应力混凝土结构,抗火设计应适当提高钢绞线保护层厚度;当混凝土剥落深度超过2/3钢绞线净保护层时,预应力损失率达10%,严重影响结构刚度。     

松原龙华松花江特大桥桥型方案优化设计研究

对松原市龙华松花江特大桥的桥型方案做了较详细的设计研究,论述了该桥桥型方案的设计过程,分别介绍了简支转连续T梁桥、预应力混凝土连续箱形刚构桥、双塔双索面预应力混凝土斜拉桥、中承式钢管混凝土拱桥和连续钢箱梁悬索桥等5种桥梁结构型式,将各方案从结构受力、施工养护难易程度、使用舒适性、桥梁美观及造价等方面进行比较,最后确定采用预应力混凝土连续箱形刚构桥.     

三向预应力混凝土斜拉桥箱梁裂缝研究

为分析混凝土水化热和三向预应力钢筋张拉顺序对斜拉桥预应力箱梁施工裂缝的影响,建立了嘉陵江大桥空间有限元实体模型,通过模拟现场实测温度场和选取3种不同的预应力钢筋张拉工序,分析水化热和预应力钢筋张拉顺序对箱梁顶板、底板和腹板受力特性的影响,并对比分析结果和实际裂缝情况。结果表明:水化热是嘉陵江大桥箱梁底板和腹板产生施工裂缝的一个重要原因;但是单纯的水化热不能使腹板产生裂缝。横向和竖向预应力钢筋滞后纵向1～2个节段张拉的施工工艺使得底板施工前期拉应力增长较快;且使得腹板在施工过程中拉应力变大。因而,预应力钢筋张拉顺序成为嘉陵江大桥箱梁底板和腹板产生施工裂缝的另一个重要原因,但是预应力钢筋张拉顺序对箱梁最终状态应力影响很小。     

钢管混凝土拱—钢腹板PC箱型系梁组合桥梁

为减轻钢管混凝土拱梁组合体系桥的自重,提出了采用钢腹板(平钢腹板或波纹钢腹板)代替PC箱形系梁的混凝土腹板,从而形成钢腹板PC箱形系梁。以一座已建成的钢管混凝土拱梁组合体系桥为原桥,进行了钢腹板PC箱形系梁的试设计研究。结果表明,试设计桥由于减小了自重下的内力,降低了面内自振频率,从而改善了原桥的静力和抗震性能。此外,试设计桥经济性好且方便施工,说明钢管混凝土拱—钢腹板PC箱型系梁组合桥梁是可行的。     

预应力混凝土多T梁桥的极限承载力

针对预应力混凝土多T梁桥,基于实体退化壳单元,研究了多T梁桥极限承载力的计算方法.利用Owen屈服准则、Hinton压碎准则和双折线模型考虑了混凝土和钢筋的材料非线性效应,有效地模拟了预应力混凝土多T梁桥的开裂、屈服和失效全过程.引入实体退化壳单元理论,描述了预应力混凝土多T梁桥,其中普通钢筋和预应力钢筋采用分层单元模拟,并根据所采用的非线性理论编制了相应的非线性计算程序.结合预应力混凝土多T梁桥实桥破坏性试验资料比较可知,理论计算结果与试验数据吻合良好,研究表明用实体退化壳单元模拟预应力混凝土多T梁桥是可行的,相应的极限承载力计算方法和计算程序是正确的.     

体外预应力混凝土箱梁受压翼缘有效分布宽度试验研究

基于在体外预应力混凝土薄壁箱梁抗弯性能试验研究的基础上,重点研究了各级荷载作用,构件跨中截面混凝土应变分布变化规律,同时编制了箱形截面的等效“工”字形截面抗弯计算非线性分析程序,通过全过程对比分析,确定了体外预应力混凝土箱梁在抗弯正截面承栽力计算时等效“工”字形截面受压翼缘有效分布宽度和剪力滞系数,为体外预应力混凝土箱梁抗弯正截面承栽力计算奠定了基础.图5,表2,参10.