碳绞线体外预应力在桥梁中的应用

为解决混凝土桥梁中钢筋锈蚀引发的问题,采用CFRP筋中的碳绞线作体外束施加预应力.探讨了碳绞线体外预应力混凝土桥梁的结构特点和构造措施,以及该类桥梁中挠度、延性及抗弯、抗剪的计算分析方法.据此在淮安市的何圩桥中研究设计了一跨碳绞线体外预应力混凝土简支梁,并利用有限元法等对其延性和抗弯承载力进行了分析.研究表明,该桥的筋束应力、裂缝宽度、挠度、延性及极限抗弯承载能力各项指标均能满足设计要求.碳绞线体外预应力桥梁发展前景看好.     

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.     

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.     

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。     

预应力混凝土箱梁桥腹板施工裂缝成因与对策

为了找出预应力混凝土连续箱梁桥施工过程中,腹板有可能出现斜向裂缝的原因,运用光纤技术对预应力张拉过程进行监测,并利用有限元软件ANSYS对结构进行模拟分析。结果表明：有斜向预应力钢束区域大部分范围内的第一主应力均大于2.60MPa,得知裂缝是腹板内主拉应力超过混凝土抗拉强度所致,受腹板纵向预应力布置方式的影响。     

预应力混凝土桥梁弯曲孔道接触应力研究

大跨度预应力混凝土桥梁运营过程中,箱梁跨中下挠与腹板开裂现象十分普遍.从结构受力分析,混凝土箱梁徐变效应所带来的跨中下挠,客观上表明梁体处于拉应力状态,与结构设计意图大相径庭,意味着预应力混凝土结构设计理论尚存在某些弊端.为探究预应力钢束与弯曲孔道间接触应力的分布规律以及孔道相关参数的影响,基于赫兹接触理论,通过一组预应力弯曲孔道模型挤压试验,借助CT扫描技术获取试验模型的形变数据,并结合有限元分析软件ANSYS进行数值模拟.结果表明其接触应力分布呈钟形,接触应力大小与张拉力正相关,与曲率半径负相关,接触应力梯度与接触角度负相关.研究结论对预应力混凝土构件设计理论的修正具有参考意义.     

配体外预应力钢束的曲线箱梁桥抗扭设计

为了抵抗曲线箱梁桥的扭转效应、改善结构的受力状态,在不增加预应力钢束数量的前提下,提出一种利用体外预应力钢束形成空间抗扭作用的方法.基于空间解析几何关系推导了体外预应力扭矩计算公式,以此建立了以最小扭矩为目标的体外预应力钢束的抗扭设计流程,并利用非线性规划方法给出钢束最优平面线形参数的数值解法.分析结果表明,与体内预应力钢束相比,通过合理的体外预应力钢束空间布置,能大幅降低扭矩峰值,抗扭效果明显,且不影响抗弯、抗剪能力;扭矩计算数值解与有限元分析结果吻合良好,能方便地用于实际设计.     

基于钢束应力测试的预应力混凝土箱梁承载力评估方法

为了解决在役开裂损伤预应力混凝土箱梁桥安全性能的量化评估问题,在局部预应力钢束有效预应力测试的基础上,开展开裂损伤预应力混凝土箱梁桥承载力评估方法研究。首先,基于参数识别与修正思想,将预应力瞬时损失中的摩阻损失和反摩阻损失值用摩阻损失相关参数表示,提出一种基于表层钢束应力推定内层钢束应力的方法,解决预应力混凝土桥梁钢束沿程实际应力分布的量化表达问题。其次,考虑截面受拉区混凝土抗拉强度影响,推导考虑受拉区混凝土开裂影响的截面分析迭代公式,提出迭代求解方法和步骤。最后,开展3片实梁足尺模型试验,采用预应力钢索张力测试仪对开裂损伤的试验梁跨中截面表层钢束进行了应力测试,并将提出的方法应用于钢束有效应力预测,得到了跨中截面所有钢束的应力推定值。进行了桥梁极限承载力试验,得到全过程加载下的结构受力与变形实测值及破坏模式,并将理论算法与试验测试结果进行对比分析。研究结果表明:各级荷载下的试验梁应变理论计算值与试验测试值具有较好的一致性,提出的钢束应力预测方法和截面分析方法能准确反映开裂损伤预应力混凝土箱梁的力学特征,可用于开裂损伤的预应力混凝土箱梁桥运营期间承载能力的量化评估。     

先张法折线预应力钢束放张工序优化分析

目的精细化分析折线先张法混凝土T梁分批次放张过程中混凝土梁体应力变化,缓解折线先张法混凝土T梁预应力钢束弯折位置的应力集中现象.方法基于ANSYS中SOLID65钢筋混凝土整体式模型,建立折线预应力混凝土T梁的非线性有限元实体分析模型,分析和探讨分次放张预应力钢束过程中折线钢束弯折点附近混凝土主压应力、主拉应力、应力集中系数的变化.结果相比一次放张而言,钢束分批次放张后预应力筋弯折点处混凝土主压应力波峰数量和应力极值均有明显减小,但主拉应力波峰数量和应力极值却有明显增大;钢束分批放张时折线钢束弯折点位置处的最大拉应力、平均应力随着放张的预应力钢束的增多而逐渐增大,应力集中系数前期变化较大,后期逐渐减小趋于平稳.结论先将所有直线筋张拉然后再张拉折线筋对于减小弯折点附近最大拉应力和应力集中系数有显著作用,能够明显缓解弯折位置的应力集中现象.     

基于时效分析理论的预应力混凝土结构分析

以截面平衡方程和结构平衡方程为基础 ,通过综合考虑混凝土的收缩徐变及预应力钢束松弛等时效因素对预应力混凝土结构的影响 ,提出了综合计算时效影响的时效分析数值算法 .运用这一方法 ,可以完成对预应力混凝土结构从施工到运营以至整个设计使用期内 ,任意时刻梁体任意截面的应力、挠度的长期预测 .这一理论已得到实验验证 ,并在实际桥梁工程中得到应用     

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。     

预应力混凝土箱梁桥竖向预应力孔道对腹板截面

以两片安装竖向筋试验简支梁为基础,进行了预应力混凝土箱梁桥竖向预应力孔道对腹板截面削弱的研究,试验表明在不灌浆情况下梁开裂荷载提前,箍筋应力、混凝土表面主拉应增加明显,同时对试验梁进行了有限元分析,试验结果与有限元分析一致。研究表明加强竖向预应力灌浆质量的检测与管理对防止预应力混凝土箱梁桥的开裂有重要意义,同时为分析这类桥的开裂原因提供了理论与试验依据。     

无粘结预应力混凝土桥梁的有限元分析

本文详细介绍了有限元程序Abaqus对桥梁体内无粘结预应力及体外预应力的建模过程,并且通过实例验证了Abaqus在桥梁无粘结预应力的有限元分析中的可靠性.     

预制节段体外预应力桥梁的耐久性评述

桥梁结构设计的基本原则已经从单纯的安全、经济发展为安全、经济、耐久并重.预应力混凝土桥梁结构的耐久性主要为预应力钢筋的防腐蚀,传统的体内预应力钢筋需要高性能混凝土材料隔绝外部侵蚀,而体外预应力结构是提高预应力混凝土结构耐久性的一个简单实用的方法.预制节段施工与体外预应力技术的结合进一步提高了结构的耐久性,并使得结构在整个寿命期内的经济性也具有优势.     

部分斜拉桥混凝土脊骨梁受力机理与结构优化

长山大桥为主跨260m的双索面预应力混凝土部分斜拉桥,跨度为同类型桥梁之最.为保证双索面布置的主梁受力可靠,基于索梁传力机理提出了一种具有稳定三角边箱室的主梁结构形式——脊骨梁,并优化分析确定了多向混合预应力配束尤其是主梁下缘"弓形"预应力束的布置方案,以及在三角边箱室设置加劲肋以替代横隔板的横向传力构造.通过建立全桥有限元模型进行数值模拟分析计算,结果表明,在最不利状态下全桥应力、挠度远低于规范限值,剪力滞现象得到明显改善,横向受力更为均匀、合理.     

体外预应力CFRP筋混凝土梁正截面抗弯试验研究

为研究体外预应力CFRP筋混凝土结构的正截面抗弯特性,研制了CFRP后张预应力筋夹片式锚具,对1片体外CFRP筋直线布置体外预应力混凝土梁和2片体外CFRP筋曲线布置体外预应力混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究.试验结果表明:体外预应力CFRP筋混凝土梁受力过程与体外预应力钢筋混凝土梁有较多相似之处;跨中设一转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁的开裂荷载和极限承载力均比不设转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁要大,而跨中极限挠度则比不设转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁要小.在跨中设置转向块,可有效提高体外预应力CFRP筋混凝土梁的极限抗弯承载能力.按所推导的体外预应力CFRP筋混凝土梁的极限抗弯承载力理论公式,计算值与试验实测值吻合良好.     

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.     

外贴碳纤维布材加固预应力混凝土梁桥效率研究

采用外贴碳纤维布材加固预应力混凝土梁桥时,由于碳纤维的应变很小,设计容许应变值只有0．01,这限制了预应力钢筋的应变,预应力筋的高强度由于应变的限制而不能发挥,降低了加固效率。通过计算分析发现相对受压区高度对降低加固效率影响最大,预应力筋消压水平影响次之。在综合分析的基础上提出：因超载车辆引起变形裂缝的梁桥,采用外贴碳纤维布材加固方法效果最好。