后张预应力混凝土框架设计及实践

等效荷载法计算后张无粘结预应力混凝土框架结构，把预应力对结构的作用作为一种等效的外荷载，用结构力学的方法计算结构内力，配置适量的非预应力筋来提高结构的抗震性能。     

预应力砼杆的单元分析

超静定结构中预应力的存在会引起结构次内力,本文对预应力杆单元进行了分析,提出通过直接计算等效结点荷载的方法来计算预应力对超静定结构所产生的次内力,根据虚功原理,引入杆单元的形函数,推导了能计算具有任意预应力筋曲线形状及沿预应力筋纵向具有任意分布的预应力所产生的杆端等效结点荷载的积分表达式。     

预应力荷载的直接内载法与等效荷载法对比研究

基于预应力筋与结构相互作用机理,推导了预应力内荷载表达式,证明直接内载法计算预应力内荷载的真确性。依据直接内载法和等效荷载法的详细对比,分析了它们之间的差异性和一致性,并说明了直接内载法能够准真确计算预应力内荷载。它是对目前普遍使用的等效荷载法的修正和补充。为了研究直接内载法和等效荷载法的异同,设计了两根两跨预应力连续试验梁。通过试验和数值分析,对比研究了预应力筋与结构耦合相互作用,有效地验证了本文理论的研究结果。     

预应力次梁楼盖边梁抗扭设计

采用等效荷载法计算次梁中的预应力在边梁中产生的次扭矩,当预应力筋线形布置对称时,根据固端弯矩相等的原则,用换算均布荷载对次梁中预应力筋等效荷载进行简化,近似计算边梁的次扭矩.推导了常见线形时换算均布荷载的计算公式.通过工程实例分析,介绍了考虑边梁次扭矩作用的边梁抗扭设计过程,并对设计结果进行了对比分析.结果表明:考虑次扭矩后,边梁扭矩设计值约减少了20%.     

环锚预应力混凝土衬砌三维有限元计算分析

环锚预应力混凝土衬砌是一种新型的水工压力隧洞衬砌形式，进行有限元结构分析时的关键是如何模拟环形预应力筋的作用．为此，提出了一种基于ANSYS的等效荷载法，用法向等效应力和切向等效应力模拟非均匀分布的锚索预应力，通过SURF154单元将其施加于计算模型．文中对一个无黏结预应力混凝土衬砌全部锚索张拉锁定后的应力状态进行了三维有限元计算，计算结果与实测结果具有良好的一致性．该方法还适用于有黏结曲线预应力筋的预应力混凝土结构有限元计算。     

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。     

超静定结构的综合内力预应力度设计法

提出超静定预应力结构的综合内力预应力度概念,即预应力筋的等效荷载产生的预压应力与外荷载产生的拉应力的比值.将预应力梁当作压弯构件,提出相应于该预应力度的截面设计方法,从而避开主、次内力的计算.     

斜拉桥索塔锚固区预应力摩阻损失试验研究

为确定结构中的有效预应力水平,对巴东长江大桥索塔锚固区结构中具有多种线形的预应力筋孔道摩阻损失进行了试验研究,介绍了测试原理、方法以及获得的试验成果,并对结果进行了分析.试验获得了不同线形预应力筋在各分级张拉荷载作用下的预应力损失值;采用最小二乘原理,根据测试数据进行回归计算得到了摩阻系数和孔道偏差系数;与中国、美国各相关规范进行了对比,试验发现测试值与规范参考值有一定偏差.对于类似重要工程结构,建议宜采用试验测试方法确定孔道摩阻损失水平.     

无粘结部分预应力高强混凝土梁延性试验研究

通过26根无粘结部分预应力高强混凝土梁，研究了影响其延性的主要因素：非预应力筋配筋率、预应力筋配筋率、跨高比和荷载作用方式。试验结果表明， 随着受拉区非预应力筋配筋率和预应力筋配筋率的增大，梁的延性逐渐减小；随着受压区非预应力筋配筋率的增大，梁的延性逐渐增大。荷载作用方式对梁的延性有一定影响，跨高比对延性的影响有待进一步研究。依据试验结果建立了位移延性比与综合配筋指标的关系式。     

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.     

钢筋腐蚀对预应力混凝土结构耐久性的影响

分析了预应力混凝土结构的受力钢筋腐蚀机理 ,阐述了钢筋腐蚀对预应力混凝土结构耐久性的影响 ,及受力钢筋防腐耐久的措施     

高层后张预应力框架梁施工技术控制

分析预应力张拉模式及等效荷载对框架结构的内力影响 ,非预应力筋的设计问题、预应力筋穿设及砼浇注阶段注意问题、工程施工中张拉控制方法及预应力损失施工计算分析 ,预应力的测试结果及张拉参数调整。高层结构预应力的理论计算与其实际预应力建立值受力状态间有一定的偏差 ,只有结合测试搞好复杂部位预应力分析 ,才能搞好预应力施工技术控制。     

预应力CFRP绞线和钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯性能

为了探索碳纤维复材(CFRP)绞线在混凝土结构中的应用,采用CFRP绞线作为预应力筋,开展了预应力CFRP绞线和钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯性能试验研究。试验结果表明:平截面假定适用于混合配筋的混凝土梁;配置预应力CFRP绞线可以显著提高混凝土梁的抗弯承载力,相比于普通钢筋混凝土梁,混合配筋混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别提高了74%~146%、27%~48%和29%~50%,但混合配筋混凝土梁的延性明显降低;在混凝土压碎失效模式下,预应力水平和预应力CFRP绞线数量对延性影响并不明显;GB 50608—2020《纤维增强复合材料工程应用技术标准》中预应力纤维复材(FRP)筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式可以应用于预应力CFRP绞线和钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯承载力计算。     

三种预应力钢筋粘结性能试验研究

预应力钢筋与混凝土之间的粘结性能对预应力构件设计有很大影响,特别是对先张法构件的锚固长度及预应力传递长度的确定十分重要．对3种不同外形的预应力钢筋螺旋肋钢丝、异形钢棒、钢绞线的粘结性能进行了试验研究．通过典型的荷载一滑移曲线,对三者的粘结性能进行了比较,发现螺旋肋钢丝和异形钢棒的粘结性能比光圆钢棒好,钢筋表面形状与锚固长度等因素对粘结性能均有影响．最后分析发现螺旋状钢筋的粘结机理是界面混凝土的抗剪及摩擦作用．     

框架结构中无粘结预应力筋极限应力

为了研究各种结构形式中影响无粘结预应力钢筋(UPS)应力变化的主要设计参数,通过非线性有限元分析给出能全面准确计算各种不同结构形式中UPS极限应力的计算公式。分析了影响UPS应力变化的主要参数综合配筋力比、预应力度、配箍率、跨高比、荷载形式、结构形式对框架结构中UPS极限应力的影响。结论是:对框架结构中UPS极限应力影响较大的设计参数有综合配筋力比、配箍率、跨高比、水平荷载效应比。修正了UPS极限应力的计算公式。结果表明:现有规范ACI318-89、BS8110、JGJ/T92-93计算结果存在局限性,特别是对承受较大水平荷载的无粘结预应力混凝土框架的设计存在不安全的情况。对修正公式、规范公式与试验结果进行了对比。在承受较大水平荷载的框架结构中采用修正公式计算UPS极限应力更准确、对结构使用更安全。     

基于壳梁组合单元预应力混凝土梁非线性响应

基于壳梁组合(SBC)单元,建立了预应力混凝土T梁非线性分析模型,并对其进行了破坏全过程研究,对梁体刚度折减、预应力筋应力重分布规律等进行了分析.基于分层壳单元和梁单元计算模式,对预应力筋采用SBC单元模拟,有效地模拟了预应力筋的空间预应力作用,对普通钢筋和混凝土采用分层壳单元模拟.采用Owen准则等描述了预应力混凝土T梁的屈服等材料非线性效应,并研制了相应的非线性计算程序.研究结果表明,该方法的计算结果与试验梁的试验结果吻合良好,非线性SBC单元方法用于预应力混凝土T梁分析是合适的,为此类工程薄壁结构的评定分析提供了一种较为有效的计算方法.     

高效预应力叠合板的试验研究

针对预应力叠合板工程应用中两方面的问题进行了研究：一方面通过增设钢筋桁架增加叠合前预应力薄板的刚度和承载力以增加其适用跨度;另一方面通过钢筋桁架提高预应力薄板和后浇混凝土交接面的抗剪承载力,并利用空心成孔管减轻叠合板自重。首先通过理论分析提出了新型叠合板在叠合前的刚度和承载力计算公式,通过足尺模型试验验证了钢筋桁架提高预应力薄板刚度和承载力的效果,并初步验证了理论分析所得刚度和承载力公式的可靠性。     

结构钢刻痕杆断裂试验

为研究结构钢断裂机理及抗断设防,对10个结构钢刻痕杆进行断裂试验,试验较为精确地记录了全程载荷-位移曲线和断裂载荷.试验结果表明,塑性变形只发生在刻槽处很小的范围内,lüders带局部区域的传播导致屈服平台不明显;初始裂纹始于颈缩中心部位的夹杂物或硬相粒子处,微孔的增长和合并导致延性断裂,试件最终断裂于应力三轴比率和等效应变都较高的刻痕根部,其断裂形式为正断与剪断混合型,断口为杯锥形,显示了断裂的定性规律.试验数据离散较小,试验结果与预测一致,为研究结构钢断裂机理及抗断理论提供了可靠的试验数据.     

无粘结部分预应力砼受弯构件的极限强度

通过12块单向板和11根简支梁的试验,分析了无粘结部分预应力砼受弯构件的预应力筋极限应力和极限抗弯强度.试验结果表明,当非预应力有粘结钢筋受拉区截面积的配筋率大于0.4％时,配筋指标和跨高比是影响预应力筋极限应力和极限抗弯强度的主要因素.提出了预应力筋极限应力经验公式,并对无粘结部分预应力砼受弯构件进行了全过程分析,理论分析结果和试验结果符合良好.