曲线配筋无粘结部分预应力混凝土连续梁极限状态非线性分析

根据曲线配筋无粘结部分预应力混凝土连续梁的特点，将梁分成若干微段，每个微段的刚度、曲率均可变．各个微段的普通钢筋及混凝土的应力应变可以根据平截面假定计算，无粘结预应力钢筋的应变、应力可以根据整体变形协调条件计算．编写的计算程序能够对曲线配筋无粘结部分预应力混凝土连续梁进行极限状态非线性分析，能够对预应力作用、荷载作用、无粘结预应力钢筋的应力增量变化进行足够精确的描述．应用上述研究方法，对１６根试验梁进行了计算分析，给出了无粘结预应力钢筋的应力增量、预应力次弯矩及荷载弯矩塑性内力重分布状态的描述，计算与试验结果吻合较好     

体外配置CFRP预应力筋RPC梁抗弯性能试验研究

为研究体外配置碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)预应力筋活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)梁的抗弯性能,以剪跨比、张拉控制应力及预应力度为试验参数,进行了4根体外配置CFRP预应力筋RPC梁抗弯性能试验.基于试验结果,明确了梁的受力破坏特征,推导了梁的开裂弯矩、极限弯矩计算公式并以试验结果验证了其适用性.结果表明:梁内未配置任何普通钢筋、预应力度为1.0的全预应力梁,均发生少筋特征的脆性断裂破坏,增大张拉控制应力可提高全预应力梁的开裂荷载,但不改变其破坏形态;梁内配置普通钢筋、预应力度为0.71的部分预应力梁,其承载能力及极限变形较预应力度为1.0的全预应力梁分别提高88.7％和18.1％,破坏模式为梁内非预应力钢筋屈服、受压区混凝土压碎的延性破坏.钢纤维的掺入对全预应力梁抗弯性能的提升作用有限,普通钢筋的配置对体外CFRP预应力RPC梁受弯性能的改善作用显著,因此实际工程中不宜过高估计钢纤维的作用而取消体内非预应力钢筋的配置.     

有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪承载力试验研究

为揭示有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪性能,通过11根预应力超高强混凝土梁和4根预应力普通混凝土梁受剪性能试验,对比分析了不同参数对试验梁的破坏形态、荷载-挠度曲线、承载能力和钢筋应变的影响.结果表明:预应力超高强混凝土梁的破坏形态与预应力普通混凝土梁相似,且预应力超高强混凝土梁具有更好的刚度、承载能力和剪切延性.增大剪跨比和箍筋间距均可降低极限承载力,另外,当预应力度大于0.34时,提高预应力度对极限承载力才有积极贡献.建立了有腹筋预应力超高强混凝土梁斜截面受剪承载力的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好.此外,利用现行规范(GB 50010-2010)计算有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪承载力的计算结果离散性较大,计算结果不稳定.     

无粘结预应力筋的极限应力

基于等效变形区长度提出了极限状态下混凝土梁跨中挠度的简化计算方法,继而根据梁的跨中挠度推导了体内和体外无粘结预应力筋极限应力增量的通用计算公式.以受力钢筋的配筋率、预应力筋布置形式、预应力度、跨高比、荷载形式等为参数,对无粘结预应力混凝土梁的受力性能进行了参数分析,依据分析结果,提出了以综合配筋指标和预应力度为参数的等效变形区长度的计算公式.结果表明 :所提出的无粘结预应力筋极限应力增量的计算方法及公式具有较好的适用性;多种荷载形式作用时的等效变形区长度,可取为各种荷载单独作用时等效变形区长度的加权平均值,权值为各类荷载产生的跨中弯矩.     

AFRP筋混凝土梁受弯承载能力试验研究与理论分析

进行了7根配置芳纶纤维(AFRP)筋或钢绞线的有粘结简支梁受弯承载能力试验,分析了构件的开裂荷载与极限承载能力,考察了平截面假定及AFRP筋灌浆效果.试验研究与理论分析表明:有粘结AFRP筋梁的受载全过程可分为从加载到混凝土开裂,再到非预应力筋屈服,最终达到极限承载力这3个阶段;AFRP筋梁在破坏前的截面转角和变形很大,有明显预兆;AFRP筋梁在开裂前的力学性能与传统混凝土梁没有差别,但其第一类破坏形式(适筋破坏)的极限承载能力计算方法与传统混凝土梁不同.根据截面受力平衡条件和平截面假定推导了该破坏形式的承载力计算方法,且计算值与试验值吻合较好.     

无粘结部分预应力混凝土梁正截面抗弯强度计算方法

无粘结部分预应力混凝土(UPPC)梁桥抗弯强度计算的关键，是如何确定无粘结预应力筋的极限应力。引用有关文献提出的“等效塑性区长度与破坏截面中性轴高度的比值”的概念，并认为无粘结预应力筋极限应力与此比值有关。通过对125片UPPC梁试验数据的分析，发现等效塑性区长度与破坏截面中性轴高度的比值接近为常数，并取为9．48。在此基础上给出了无粘结预应力筋极限应力计算公式和UPPC梁正截面抗弯强度计算方法。     

高强钢筋高强混凝土预应力梁抗弯性能试验研究

通过对12根高强钢筋高强混凝土预应力梁的抗弯试验,观测试验梁的破坏现象和失效过程,研究混凝土强度等级、非预应力高强钢筋配筋率、预应力钢筋配筋率等因素对其抗弯性能的影响规律.试验结果表明,高强钢筋高强混凝土预应力适筋梁破坏过程包括开裂前阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服后直至失效3个阶段,各阶段破坏模式与普通钢筋混凝土梁受弯破坏相似,均为延性破坏.混凝土强度等级以影响钢筋屈服后的抗弯性能为主,高强度等级混凝土试验梁的后期承载力下降较小.非预应力筋配筋率显著影响试验梁开裂后的抗弯性能,即相同变形时,配筋率越高承载力越高.相同张拉控制应力条件下,预应力筋配筋率越高开裂弯矩越大;相同弯矩作用下,预应力配筋率越高变形越小,其极限承载力也越高.     

预应力筋应力腐蚀后预应力混凝土梁受力性能研究

为研究预应力筋应力腐蚀对预应力混凝土梁承载力和耐久性的影响,设计制作了7根用人工坑蚀模拟预应力筋受应力腐蚀的预应力混凝土梁,进行静力受力性能试验。试验结果表明:预应力筋坑蚀后的预应力混凝土梁的开裂荷载、极限荷载低于普通预应力混凝土梁,并随坑蚀深度的增大而下降;增大预应力度可提高应力腐蚀预应力筋混凝土梁的开裂荷载;增大非预应力钢筋的配筋率可提高预应力混凝土梁的开裂荷载、极限荷载;随着坑蚀的增大,构件抗弯刚度迅速下降;提高预应力度可减缓构件抗弯刚度的下降,而增大非预应力钢筋的配筋率对抗弯刚度的影响则较小。根据该文预应力筋坑蚀后的预应力混凝土梁极限承载力计算公式得到的理论值与实测值相吻合,可供工程实践参考。     

三道湖中桥无粘结预应力混凝土主梁设计

对直线配索无粘结预应力混凝土梁截面应变进行了分析,根据极限状态下截面受压边缘混凝土应变分布形式及无粘结预应力钢束高度处的混凝土应变分析,得出无粘结预应力钢束极限应力增量的积分表达式,编制了计算程序进行求解,并与21片两集中力三分点加载实验梁的实验结果进行了对比,结果较为吻合;不计梁体弹性区段的混凝土应变时,极限应力增量计算值减少7.5～15.1MPa,占极限应力增量的1.9%～4.5%,可偏安全地予以忽略.根据理论和实验结果,对标准跨径25m的三道湖中桥上部结构预应力混凝土箱形主梁进行了设计.     

1200 d预应力高性能混凝土梁长期性能试验研究

通过6根1：5模型梁的1200d长期试验,对预应力高性能混凝土梁的长期性能进行了较系统的研究与分析,重点考察了预应力筋张拉方式以及截面上、下缘应力差等因素对梁长期挠曲变形、徐变应变、截面曲率、预应力筋应变增量和钢筋应变等的影响．提出了综合考虑预应力筋张拉方式以及截面应力差等多因素影响的、预应力高性能混凝土梁长期挠曲变形设计建议公式,计算结果与试验值的最大误差在10％以内．     

无黏结预应力连续梁次弯矩演化及弯矩调幅

完成4根无黏结预应力混凝土两跨连续梁受力全过程试验,对支座反力及控制截面弯矩重分布程度进行分析.运用非线性阶段的预应力次弯矩定义,将非线性阶段连续梁总弯矩分解成次弯矩和荷载弯矩.研究加载全过程次弯矩和荷载弯矩的演化规律,提出了对初始次弯矩和弹性荷载弯矩分别调幅的无黏结预应力混凝土连续梁弯矩调幅公式.采用已有文献中一组试验梁对所提公式的计算精度进行验证.研究结果表明,无黏结预应力连续梁弯矩重分布的原因可以归结为无黏结筋应力的增长以及连续梁各部分割线刚度比值的改变.承载力极限状态下,次弯矩折减系数随中支座综合配筋指数的增大而增大,荷载弯矩调幅系数随其增大而降低.文中弯矩调幅建议公式较已有公式更接近试验结果,可为设计规范中相关条款的制订提供参考.     

无粘结碳纤维筋预应力连续梁板弯矩调幅研究

无粘结CFRP筋部分预应力混凝土连续梁板因配有一定数量的非预应力有粘结钢筋,其在整个加荷过程中存在一定的塑性内力重分布现象。利用无粘结CFRP筋部分预应力混凝土连续梁板全过程分析程序,考察中支座控制截面综合配筋指标、跨中控制截面综合配筋指标、预应力度、加载方式、跨高比及CFRP筋弹性模量等参数对该类连续梁板弯矩调幅的影响规律。基于仿真分析结果,建立了该类连续梁板弯矩调幅系数计算公式,可以此为依据进行连续梁板的塑性设计。     

直线形体外预应力混凝土简支梁自振频率分析

对体外预应力混凝土结构固有频率的分析和计算是研究其动力性能的基础。本文进行了1根直线性体外预应力混凝土简支梁的动力试验,测得了试验梁在张拉阶段的频率变化。为了和试验结果进行对比,本文推导了直线性体外预应力混凝土梁的频率计算公式,对试验梁的自振频率进行了计算,计算结果与试验结果在梁频率的变化趋势及数值上均有较大的出入,最后分析了造成这种误差的原因。     

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.     

体外预应力筋极限应力的简化计算方法

为了得到一个简捷、实用、可靠的体外预应力筋极限应力设计值的计算公式,结合48片试验梁的试验数据,对常见的九种计算方法进行了评价和分析。基于评价分析结果,首先选取与试验结果相比计算准确度较高且便于应用的计算模式,然后对计算模式进行修正以满足桥梁设计的要求,最终得到一种桥梁体外预应力筋极限应力设计值的计算公式。给出两个体外预应力筋加固钢筋混凝土简支梁桥和预应力混凝土连续梁桥的极限应力计算示例,验证了公式的正确性,可供桥梁加固工程参考。     

二次受力条件下增大截面加固梁的试验研究

通过试验研究了二次受力条件下增大受拉区截面加固的梁的力学性能，主要考虑了增大截面的高度和初始荷载两个主要影响因素，对比分析了梁的极限荷载、荷载-挠度曲线及钢筋的应变变化。研究结果表明：采用增大截面法加固可有效提高梁的极限承载力和刚度，其极限荷载受初始荷载等级的影响较小，其荷载-挠度曲线包括混凝土开裂、上下层纵向受拉钢筋先后屈服及梁的破坏四个阶段。最后，认为二次受力条件下增大截面加固梁在实际使用中应避免产生过大的变形。     

大偏心体外预应力节段梁的非线性分析

预应力梁的体外筋等效为其作用在梁上的等效荷载,并由荷载作用前后锚具和转向座的不同位移计算出体外筋的变形和力,进而对体外预应力梁进行非线性分析．基于此通用方法,文中用3种方法分析大偏心体外预应力节段梁．(1)假设节段梁为通长的现浇梁,忽略节段单元内的普通钢筋,只考虑通长的预应力筋．(2)假设节段梁为通长的现浇梁,同时假设普通钢筋也是通长的．(3)在节缝处加设一个节缝单元,其长度与钢筋的最小锚固长度有关．在节缝单元中,只考虑穿过其中的预应力筋;而对于节段单元,还考虑其中的普通配筋．试验和理论计算表明,大偏心体外预应力现浇梁和节段梁的受力性能相近,且主要取决于体外筋．可用方法(1)分析大偏心体外预应力节段梁．     

无黏结部分预应力砼梁恢复力模型的研究

基于OpenSEES软件的二次开发平台,对无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型进行了研究.根据试验统计和理论分析,建立了无黏结部分预应力混凝土梁的截面弯矩-曲率滞回模型,并通过编制Visual C++程序,将其植入到OpenSEES软件的材料子类中,用于无黏结部分预应力混凝土结构的非线性计算,分析过程中无需迭代计算无黏结预应力筋的应力增量,解决了无黏结部分预应力混凝土结构受力分析的关键问题.利用OpenSEES软件,基于已建立的无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型,选用基于柔度法的非线性梁柱单元,采用位移控制,计算了低周反复荷载作用下无黏结部分预应力混凝土梁的弯矩-挠度滞回曲线,计算曲线与试验曲线吻合良好,说明已建立的无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型的可靠性,为无黏结部分预应力混凝土结构的非线性计算提供了理论依据.     

预应力混凝土梁开裂后的结构行为

为了研究预应力混凝土梁开裂后的结构非线性行为,基于Timoshenko分层梁理论,选取恰当的混凝土和钢筋的本构关系,考虑了混凝土的拉伸刚化效应和中性轴变化对预应力钢筋混凝土梁的受力、变形的影响,有效地模拟了预应力混凝土梁的开裂、屈服和失效全过程．分析了预应力混凝土梁在单调加载下的受力性能,并与试验结果进行比较．探讨了梁开裂后的刚度和截面的应力重分布现象．算例表明分层梁单元模型对于预应力混凝土梁的非线性分析有良好的适应性,对梁开裂后的使用性能评估有实际应用价值。     

一种CFRP筋在预应力混凝土梁中的应用研究

碳纤维增强塑料筋（CFRP筋）是一种强度高、密度小、耐腐蚀性能良好的非金属材料,可以替代预应力混凝土结构中的普通预应力钢筋,有较大的发展前景．本文对一种国产CFRP筋应用于预应力混凝土梁中的相关性能进行了试验研究,研究内容包括在混凝土中的粘结性能、张拉阶段的预应力损失以及梁试件的受力性能．研究结果表明该筋及其配套锚具适用于后张无粘结预应力混凝土梁中,相应张拉阶段的预应力损失以及梁试件在加载阶段的受力情况与普通无粘结预应力混凝土粱相似,具有一定的工程应用价值．