预应力钢纤维混凝土梁斜截面抗裂试验与计算

为研究预应力技术对钢纤维混凝土抗裂性能的增强效果,通过无粘结预应力钢筋钢纤维混凝土简支梁斜截面抗裂性能试验,建立了无粘结预应力钢筋钢纤维混凝土简支梁斜截面抗裂承载力的计算公式;分析了钢纤维含量特征值与剪跨比等因素对无粘结预应力钢筋钢纤维混凝土简支梁斜截面开裂裂缝形态的影响;探讨了钢纤维含量特征值、剪跨比与有效预压力对预应力钢筋混凝土梁的影响程度与规律.研究表明,预应力与钢纤维可以有效提高钢筋混凝土梁的抗裂承载力.一定范围内,斜截面抗裂承载力随钢纤维体积分数和长径比的增大而提高;预应力可延迟剪跨区梁底弯曲裂缝的出现,减小斜裂缝的倾角,增大剪压区高度.     

集中荷载预应力混凝土梁斜截面抗裂强度计算

本文根据370条受集中荷载的简支预应力混凝土梁和部分预应力混凝土梁的试验资料,提出了形式简单、应用方便的粱斜截面抗裂强度计算公式.公式包括了主要影响因素,与试验结果相比符合性良好.本文还分析了现行主拉应力方法计算梁斜截面抗裂强度所存在的问题.     

无粘结与有粘结混合配筋混凝土空心板试验研究

无粘结与有粘结混合配筋混凝土空心板(简称UPH预应力预制空心板)是一种新型楼盖.通过对UPH预应力预制空心板正常使用极限状态下均布荷载试验研究,了解该楼板受压的试验过程现象.并对试验结果进行分析,探讨了该楼板弹性阶段的应力-应变曲线、挠度、抗裂性能等,为UPH预应力预制空心板的弹性阶段进行内力与有限元分析提供理论依据.     

后结合预应力组合梁桥的混凝土预应力实效测试与分析

为了研究后结合预应力法在组合结构连续梁桥中的应用效果,并与常规预应力组合梁的预应力实施情况进行比较,基于换算截面法分别推导了后结合和常规结合连续组合梁桥的中支点截面应力计算公式,结合国内首座大跨度后结合预应力组合连续梁桥开展实桥受力性能测试,测量负弯矩区中支点截面在各施工工况中的应力状态。测量结果表明：后结合预应力法不会在钢梁中产生压应力,有效提升了预应力在混凝土中的施加效率,后结合法产生在混凝土中的预压应力是常规预应力法的1.3倍。计算分析表明,采用后结合预应力法在跨径70 m以下连续组合梁中可以实现混凝土桥面板为全预应力状态,在跨径110 m以下连续组合梁中可以实现混凝土不开裂的A类预应力状态。     

城市轻轨高架桥胶接缝预制节段箱梁的力学性能研究

研究了城市轻轨高架桥胶接缝节段预制拼装体外预应力连续箱梁正截面抗弯等力学性能.以澳门C370轻轨高架桥为工程背景,分析了VIADUCT IS20-V01段连续梁构造特点,通过建立有限元模型,选取墩顶和跨中为控制截面,研究结构在不同工况作用下的应力状态并进行承载力计算.结果表明:截面应力、正截面抗弯、斜截面抗剪和抗裂能力均满足相关规范要求;在整体升温、降温作用下,各截面剪应力非常接近,可以忽略温度荷载对截面剪应力的影响.建议:在极限承载力状态设计下,对其抗弯刚度和抗剪承载力进行折减,可为类似桥梁结构计算提供参考.     

港珠澳大桥沉管隧道的横截面承载力分析

以港珠澳大桥沉管隧道最大埋深段为研究对象,将沉管隧道简化为框架结构,采用荷载结构模型对结构内力进行分析,研究各构件的内力状态.在内力分析的基础上,进一步验算沉管隧道各构件的正截面承载力、斜截面抗剪承载力及结构表面混凝土裂缝宽度.计算结果表明:沉管隧道正常使用状态下的极限承载力由混凝土裂缝宽度控制,正截面承载力和斜截面抗剪承载力都远大于结构的内力;使用有限元软件Abaqus对沉管隧道模拟的结果与理论计算的内力状态、混凝土受拉破坏状态相吻合.     

倒T形预制截面预应力混凝土叠合梁正截面抗裂验算

提出一种新型叠合梁结构——倒T形预制截面预应力混凝土叠合梁,阐述了其结构特点;在分析预制梁制作、运输吊装阶段和叠合梁使用阶段开裂前的截面应力应变的基础上,按弹性理论给出了相应阶段的正截面抗裂验算方法,为以后的试验研究及推广应用提供部分理论依据。     

预应力混凝土受弯构件预拉区裂缝控制条件的试验研究

本文对矩形、正T形、倒T形截面的38根预应力试验梁进行了施工阶段预拉区非预应力筋的应力和混凝土开裂情况的现场测定.并对预应力受弯构件在短期荷载作用下,预拉区裂缝对正截面的强度、抗裂度和刚度的影响进行了试验研究.本文还对预压阶段裂缝截面考虑材料非线性进行了理论分析,从而为修订规范提供依据.     

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.     

先简支后连续梁桥结构的疲劳性能与抗裂性能

采用等幅重复加载和按比例分级加载法,对3根铁路先简支后连续模型梁的疲劳性能和抗裂性能进行研究.根据3根模型梁疲劳试验和开裂试验结果,分析在正常应力状态下结构刚度,各典型截面混凝土、普通钢筋和预应力钢筋的应变随疲劳加载次数的变化规律以及重复加载对各关键断面特别是湿接缝断面抗裂性能的影响.研究结果表明:重复加载能明显降低梁体刚度,并使梁体混凝土、普通钢筋和预应力钢筋的应变增大;重复荷载降低了湿接缝的抗裂强度,而对跨中截面和中支点截面抗裂强度无明显影响.     

部分预应力煤矸石混凝土梁的短期刚度

本文进行了18根部分预应力煤矸石混凝土梁及1根非预应力煤矸石混凝土梁的试验,研究分析在使用阶段,不同配筋率,不同预应力度对梁刚度的影响根据煤矸石混凝土应力应变曲线的特点,提出了正常使用极限状态下部分预应力煤矸石混凝土梁的短期刚度公式,计算值与试验值符合良好。     

装配梁斜截面抗剪性能

为分析装配梁斜截面抗剪性能,对3根钢筋混凝土简支梁进行抗剪承载力试验,研究装配梁接口位置的不同,对斜截面抗剪承载能力、斜裂缝发展形态、剪压破坏过程、构件位移曲线的变化情况、纵筋与箍筋应变发展规律、极限承载力的抗剪特性以及新旧混凝土接口连接性能的影响,并与整体现浇梁的试验性能进行比较.结果表明:在加载过程中,装配梁接口区域内,裂缝延伸较快,截面刚度有所削弱,斜截面抗剪承载力特性和变形能力与整体现浇梁相似,开裂载荷和极限载荷与整浇对比梁基本相同.     

后结合预应力组合梁负弯矩区混凝土开裂性能试验

为了研究后结合预应力技术改善混凝土桥面板组合梁在负弯矩作用下的受力性能,特别是混凝土的开裂性能,设计制作了2根组合梁(一根是常规混凝土桥面板组合梁,另一根是后结合预应力混凝土桥面板组合梁),进行了2根组合梁的静力试验.测试了在不同荷载作用下组合梁的变形、不同截面上构件的应变分布、混凝土的裂缝、钢与混凝土之间的相对滑移以及极限承载力等.试验结果表明:后结合预应力混凝土板连续组合梁的初始开裂荷载和正常使用状态的极限荷载分别是普通连续组合梁的3.87倍和5.38倍,说明采用后结合预应力混凝土桥面板能够大大提高组合梁负弯矩区混凝土的抗裂性能.     

波形钢腹板组合箱梁桥的设计与计算分析

针对国内首座应用于高速公路的波形钢腹板组合箱梁桥——卫河特大桥,对其箱梁预应力体系布置等方面的设计进行了介绍,并采用桥梁博士建立杆件分析模型,对主梁的受力进行了验算.结果表明,在承载能力极限状态下,主梁承载能力满足要求,抗剪连接件的抗剪能力满足要求;在正常使用极限状态下,主梁的应力及主梁挠度满足要求,且波形钢腹板不会发生屈曲破坏.     

后结合预应力组合梁桥的抗裂性能试验

为研究后结合预应力组合梁桥的预压应力分布和负弯矩区抗裂性能，设计2根连续组合试验梁，其中一根为负弯矩区设计成全预应力混凝土板的后结合组合梁，另一根为无预应力的普通组合梁。测试了试验梁在张拉预应力筋和静力加载过程的受力性能，得到负弯矩区截面的应力状态和裂缝分布。试验表明：因钢梁和混凝土板不连接，预压应力由混凝土板承担且混凝土截面的预压应力沿着横向的分布不均匀。后结合预应力组合梁的初始开裂荷载和群钉孔外的开裂荷载分别是普通组合梁的3.1和5.0倍。后结合预应力组合梁抑制裂缝沿着横向贯穿混凝土板，提高了负弯矩区的抗裂性能。混凝土平均裂缝间距约等于横向钢筋间距。后结合预应力组合梁在开裂后的受力状态与普通组合梁类似。     

油罐车火灾下考虑混凝土高温爆裂的PC箱梁承载能力

针对油罐车火灾对预应力混凝土桥梁的破坏过程,选取桥梁工程建设中应用较为广泛的预应力混凝土(PC)箱梁为研究对象,建立油罐车火灾下预应力混凝土箱梁桥混凝土高温爆裂的"三级指标",并设定了相应油罐车火灾下混凝土的爆裂场景,采用单元生死技术模拟混凝土高温爆裂特征,分析考虑混凝土高温爆裂的预应力混凝土箱梁截面温度场的完整分布形态,计算混凝土不同高温爆裂指标下的预应力混凝土箱梁极限承载能力,拟合并建立计算公式。研究结果表明:截面关键点的温度曲线呈三阶段上升趋势;爆裂导致混凝土截面的温度在传导过程中产生突变,温度分布以爆裂后截面形态分层递进;混凝土的高温爆裂使钢束、钢筋的强度显著下降;混凝土的爆裂深度越大,正截面抗弯承载能力下降越快;混凝土发生重度爆裂,延火时间180min时,箱梁跨中截面的抗弯承载能力从未爆裂时的60.73%降至14.87%,箱梁L/4截面(L为跨径)的抗弯承载能力从未爆裂时的64.37%降至19.37%;混凝土高温爆裂不同深度下预应力混凝土箱梁桥抗弯承载能力衰变呈现多阶段特征。混凝土爆裂对预应力混凝土箱梁的截面温度分布和抗弯承载能力影响显著,提出的考虑爆裂的承载能力计算公式简单实用。     

核电厂严重事故下预应力混凝土安全壳极限承载力分析

安全壳作为反应堆和环境之间的实体屏障,需要在各种事故工况下能够防止或缓解放射性物质向环境的释放,其中严重事故下的极限承载能力是衡量安全壳完整性的重要指标。通过构建预应力混凝土安全壳结构模型,分别考虑材料本构模型、预应力损失和严重事故下的温度压力效应,对不同内压载荷下安全壳的结构特性进行非线性有限元分析计算,并结合失效准则,研究安全壳极限承载力的确定方法。结果表明：安全壳极限承载力由设备闸门附近区域的应力水平控制,当内压增大到0.96MPa时,安全壳筒壁混凝土全截面达到抗拉强度,大部分混凝土退出工作,当内压增大到1.21MPa时,设备闸门附近的钢衬里出现一定的屈服,安全壳达到承载力极限状态。     

等径离心成型钢纤维混凝土预应力电杆受力性能试验研究

通过试验研究了等径离心成型钢纤维混凝土预应力电杆的受力性能,主要包括抗裂度、裂缝的分布形态与裂缝宽度、跨中挠度和极限承载力等.试验证明:由于预应力和钢纤维的双重增强作用,电杆的抗裂度提高,在标准检验荷载作用下电杆截面混凝土处于抗裂的弹性工作状态;当荷载达到标准检验荷载的130%—160%后,截面混凝土出现初始裂缝,卸载后初始裂缝闭合,变形回复.在截面开裂荷载至承载力检验荷载范围内,裂缝延伸和裂缝宽度发展较慢,裂缝呈短细非贯通性分布形态,抗变形能力有所提高,截面极限承载破坏呈现出一定的延性性质.研究成果为此类电杆在河南省漯河—淮阳220kV线路工程建设中应用提供了科研依据.     

RC框架变梁变柱中节点抗裂性能试验

为了研究RC框架变梁变柱中节点的抗裂性能,进行了6个变梁变柱中节点试件在低周反复荷载作用下的拟静力试验,分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型中节点抗裂性能的影响.研究结果表明:异型节点初裂时斜裂缝主要出现在由小梁和上柱构成的小核心区,小核心区开裂荷载为极限荷载的50%~60%;抗裂性能较常规节点劣化,初裂阶段的剪力基本由小核心区混凝土承担,增大轴压比可以提高异型中节点的抗裂承载能力.提出的变梁变柱中节点抗裂承载力计算公式,可供结构工程设计时参考.     

体外预应力混凝土简支梁全过程分析

该文在分析体外预应力钢筋与混凝土主梁变形的基础上，通过截面内力平衡方程和变形协调关系，对体外预应力混凝土梁进行了从加载到破坏的全过程分析，得到了极限状态下体外筋的极限应力和混凝土梁的极限抗弯强度。利用该文介绍的计算方法，可以考虑不同的荷载形式、不同的截面形式及不同的普通钢筋用量等因素对主梁极限状态的影响，并能得到中间过程及破坏阶段混凝土、普通钢筋、预应力钢筋的应变和应力。通过该文理论得到的计算结果得到了试验的验证。