混凝土梁桥动力特性对耐久性指标的灵敏度

<正>根据简支梁的振动频率和振型函数,建立了基于监测信息条件下的可靠度功能函数.采用可靠性的灵敏度分析方法,研究材料参数和截面几何参数对混凝土梁桥振动频率的影响.理论分析表明,振动频率对钢筋弹性模量的灵敏度低于对混凝土弹性模量的灵敏度,对混凝土截面惯性矩的灵敏度低于对钢筋截面惯性矩的灵敏度.算例表明,振动频率对钢筋腐蚀的灵敏度高于对跨中损伤的灵敏度;当钢筋腐蚀程度和跨中损伤程度分别为5%,10%,15%和20%时,钢筋腐蚀引起的1阶振动频率变化率是跨中损伤引起的1阶振动频率变化率的1.94,1.85,1.80和1.74倍.     

HPFL加固受火RC梁刚度及挠度研究

结合国内外对火灾后钢筋混凝土结构中混凝土和钢筋力学性能的研究,分别采用三台阶模型和二台阶模型对火灾后混凝土和钢筋的弹性模量进行简化计算.根据简化计算模型和等效弹性模量法,对受火后钢筋混凝土梁截面的弹性模量进行等效,得到受火后钢筋混凝土梁截面的弹性模量.根据有效惯性矩法,对高性能复合砂浆钢筋网加固受火RC梁开裂前和开裂后的截面进行等效换算,将受拉区钢筋和全截面的高性能复合砂浆钢筋网换算成弹性模量为混凝土弹性模量的换算截面.在考虑剪切变形影响的前提下,对高性能复合砂浆钢筋网加固受火RC梁的截面刚度和挠度进行理论推导,并结合实验数据验证理论公式的合理性.分析结果表明,推导所得的计算公式与试验数据基本吻合.     

拱肋损伤肋拱桥动力响应试验研究

针对某服役40余年的钢筋混凝土旧拱桥制作了有机玻璃缩尺模型,结合实际工程结构中拱肋的损伤情况,利用切口在模型中拱肋截面的不同位置来模拟损伤,对拱肋截面不同位置发生不同程度损伤情况下的拱桥模型进行了动力模型试验研究,得到了各种损伤情况下结构频率、振型、拱肋上点的动应变;基于ANSYS有限元分析软件对各种损伤状态下结构的动力特性进行了数值模拟;探讨了动力损伤指纹（频率、振型、动应变）对拱肋损伤的灵敏性和变化规律.研究结果表明,结构的一阶水平自振频率对拱肋截面损伤灵敏度较高,1/8～1/4跨度拱肋范围内拱肋截面的损伤对结构自振频率影响较其他位置略微显著;结构振型曲线对拱肋跨中截面的损伤灵敏度较高;竖直方向的振型曲线较水平方向振型曲线对损伤的敏感性高;拱肋动应变对拱肋截面的损伤较为敏感.     

自锚式悬索桥静力行为影响因素分析

分析了自锚式悬索桥等代梁的特点,对某座具体桥梁进行了有限元参数分析,并用等代梁解释分析结果,确定不同影响因素对于自锚式悬索桥静力行为的影响程度.研究结果表明,为了改善自锚式悬索桥的静力行为,可以增加主跨主缆垂跨比、主梁拱度、主缆材料的弹性模量、主梁材料的弹性模量、主梁截面惯性矩、吊索材料的弹性模量、吊索的截面面积,减小吊索的长度.     

桥墩碰撞在多参数影响下的水平位移

基于数值仿真原理,采用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对桥墩碰撞在多参数影响下的水平位移进行了仿真计算。考虑了材料非线性、几何非线性和接触非线性,建立了桥墩碰撞有限元模型,分析了桥墩在水平撞击荷载作用下的变形响应特征,并运用参数化分析方法,研究桥墩的混凝土轴心抗压强度、纵向钢筋配筋率、箍筋配箍率和截面惯性矩等参数对其在水平撞击荷载作用下变形响应的影响。结果表明:增大桥墩的混凝土轴心抗压强度、截面惯性矩和箍筋配箍率,均能不同程度地减小桥墩在水平撞击荷载作用下中截面的最大位移和残余位移,增强桥墩的抗撞击性能;而纵向钢筋配筋率对位移影响较小。     

应变模态在检测桥梁钢筋损伤中的性能研究

在用大型有限元分析软件ANSYS建立钢筋混凝土单跨简支梁实体模型的基础上,通过对混凝土中的钢筋在单一位置,不同位置相同损伤程度,不同位置不同损伤程度的多种损伤工况下,进行了全面的数值仿真模拟,对应变模态在钢筋混凝土桥梁检测中对钢筋损伤定位及相对损伤标定方面的性能进行全面的研究测试.研究结果表明,应变模态对梁底受拉钢筋的腐蚀损伤具有良好的敏感性,能准确地标定损伤的位置及相对损伤程度.     

非均质变截面梁的横向振动的数值解法

本文研究了一般情况下梁的弹性模量、截面面积、截面惯性矩和单位杆长质量等均为截面位置函数的弹性直梁的横向振动问题,提出了一种以差商为基础的数值解法,并讨论了常见的理想边界条件下的频率方程和振型,将算例的结果和已有的结果。进行了比较,其误差很小。本方法在微机上计算工作量小、方法简便、可靠性高。     

单轴对称截面压杆考虑剪力滞效应的临界荷载

以单轴对称工字截面压杆为对象,针对截面几何尺寸不同的上、下翼缘分别设定相应的剪滞翘曲函数,利用能量变分原理并结合微分方程组降阶法,推导了单轴对称截面压杆考虑剪力滞效应的临界荷载的闭合解,由此考察了欧拉临界荷载公式的可靠性和适用条件.结果表明,欧拉公式高估了薄壁压杆的临界荷载;翼缘惯性矩与全截面惯性矩之比和跨宽比对临界荷载有一定影响,其中后者的影响更明显;欧拉临界荷载公式只适用于跨宽比较大的压杆.     

混凝土在硫酸盐-氯盐环境下的损伤失效研究

研究了水胶比为0.37,0.45普通混凝土在3种单一硫酸盐溶液(2.5%,5.0%,10%Na2SO4溶液),3种复合溶液(10%Na2SO4 (0,7%,13%)NaCl溶液)中浸烘循环,其相对动弹性模量Erd演化规律.实验结果表明:混凝土损伤演化过程包括初始劣化段,性能改善段和性能劣化段.其损伤演化方程由线性函数和二次函数构成的分段函数描述,二次项系数改变反映了腐蚀溶液中硫酸盐浓度和氯盐浓度的影响.随硫酸盐浓度增加,混凝土损伤劣化速度加快;复合溶液中氯盐存在,延缓了混凝土损伤劣化速度.为阐明该结果,用TG-DSC-XRD分析了相同W/B水泥静浆在不同腐蚀龄期、腐蚀溶液中的腐蚀产物.     

基于振动模态分量的结构损伤定位方法

三维实体结构振动时,结构上的任一点在三维空间各个方向均产生位移分量,振动模态也包含各个方向的模态分量.当结构损伤时这些模态分量会发生变化,但对损伤的敏感程度是不同的.基于这一特点,提出位移模态分量变化率、应变模态分量变化率和第一阶模态下的轴向位移差变化率3种针对三维实体结构的损伤标识量,并通过算例对损伤位置和损伤程度与3种标识量的关系进行计算分析,研究3种标识量对损伤位置的敏感程度.计算实例表明,3种结构损伤标识量都在损伤部位出现尖峰,可以用于损伤定位.3种损伤标识量中,位移模态分量变化率较小,对损伤的敏感程度不高;应变模态分量变化率较大,对损伤的敏感性较高;第一阶模态下的轴向位移差变化率最大,对损伤最敏感.     

基于拉伸刚化的钢筋混凝土等效本构关系

针对混凝土拉伸刚化影响钢筋混凝土（RC）构件开裂后刚度和挠度,建立了包含3个阶段的钢筋混凝土等效本构关系.该本构关系采用换算截面法得出各临界点的截面惯性矩和中性轴的位置,对比ACI 318和Eurocode 2规范所计算梁的挠度,结果表明:Eurocode 2规范预测的结果更接近试验值.采用非弹性梁弯曲理论对第1阶段进行分析,得出RC弹性模量;第2,3阶段考虑混凝土的拉伸刚化,采用Eurocode 2规范分析梁横截面的性质,得出RC等效本构.      

Analyses on the Tied-Arch Action of Loaded Reinforced-Concrete Beams with Corroded Steel Reinforcement

The tied-arch action was analyzed by considering 27 reinforced-concrete beams without web reinforcements that were dismantled from a wide range of deteriorated coastal and marine structures and with varying degrees of reinforcement corrosion. Under 2-point loading and changing shear span ratio, changes in loading capacity for beams of the same corrosion degree were studied. Formulas relating ultimate moment of reinforcements with the same corrosion level at increasing aid ratio were then developed. Load-carrying capacity profile for beams with reinforcement corrosion of 1% and the same cross section was described. The minimum ultimate moment occurs at aid = 2.5 and at 52% of the full flexural moment, suggesting that the difference in ultimate moment between theoretical and experimental results at the minimum point equals 11%. The results show that the developed theoretical relations compared well with experimental values.     

TRC薄板加固RC梁受弯粘结界面应力分析

对TRC薄板加固RC梁粘结界面应力状态进行了理论分析,得出结论:粘结界面上存在剪应力,该剪应力大小与截面上弯矩成正比,并且和加固层与原混凝土梁之间的弹性模量比相关;提出改善加固梁破坏形态、提高加固效果的措施。     

配筋率对钢箱-砼组合梁受力性能影响

为研究配筋率对部分充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩下承载能力的影响,开展了3根不同配筋率的试验梁在两点对称反向加载方式下的受力性能试验;试验梁总长4.4 m,总高度0.42 m,其中钢箱截面宽0.12 m、高0.3 m,由隔板分为上下两室,下室充填混凝土,翼板厚0.12 m、宽1.0 m,配筋率为1%、2%和3%,钢箱梁与翼板采用焊接栓钉连接;试验得到了试验梁荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、破坏形态等结果。基于弹性理论用换算截面法分析了试验梁开裂后截面刚度的变化,以及配筋率对承载能力的影响。试验和分析结果表明,翼板配筋率对试验梁开裂弯矩影响不大;配筋率小于2.25%时,因翼板钢筋屈服而达到弹性极限状态,屈服弯矩由钢筋屈服强度控制,大于2.25%时,因钢箱底板屈服而达到弹性极限状态,屈服弯矩由底板钢材屈服强度控制;引入翼板受拉程度系数计算开裂后截面刚度更为合理。     

钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式影响的试验研究

研究钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式的影响.对4组共21根不同剪跨比、不同锈蚀程度的混凝土梁进行了试验，研究发现，纵向配筋率及剪跨比相同的情况下，随着纵筋、箍筋锈蚀程度的变化，梁会产生弯曲、剪压、剪切-粘结3种不同形态的破坏.针对此现象，基于试验研究结果并结合相关文献的试验结果，根据现行规范中的分析理念建立了考虑剪跨比、箍筋锈蚀率、纵筋锈蚀率及粘结退化等因素影响的锈蚀混凝土梁受剪承载力计算公式.据此再考虑弯剪区的平衡条件，分析讨论得出了试验梁产生破坏形态转变的临界条件和锈蚀混凝土梁构件的综合承载能力的变化规律，从而建立了锈蚀混凝土梁破坏模式转变的分析模型.据此模型分别以纵筋锈蚀率和箍筋锈蚀率为横、纵轴，考虑剪跨比等因素得出临界曲线划分的破坏形态区域与试验结果吻合较好.     

含横向裂纹悬臂梁的损伤检测

研究了含有横向裂纹的悬臂梁的弯曲问题,并给出了一种对悬臂梁进行损伤检测的方法.将梁的损伤模拟为一个附加柔度,根据理论分析,建立了梁的挠度和损伤位置以及附加柔度之间的关系,定义损伤处梁的剖面惯性矩与完整剖面的惯性矩之比为惯性矩系数,结合有限元法,建立附加柔度和惯性矩系数的关系,给出了一个由附加柔度计算惯性矩系数的公式,根据惯性矩系数估计损伤程度.通过一个梯形截面梁的算例证明,提出的计算公式和损伤检测法是准确有效的.     

折线先张法预应力工字梁受力性能试验

为克服直线先张法的预应力筋不能弯折而使桥梁跨径受限,以30 m折线先张法预应力混凝土工字梁为研究对象,研究折线先张法工字梁在弹塑性阶段的应力、变形、裂缝和承载能力,进行理论计算及静载破坏试验,并利用Midas Civil有限元软件的psc程序计算,对比静载试验与有限元模型。结果表明：在弹性阶段,荷载与混凝土应变、挠度的试验曲线均呈线性变化;跨中截面和3L/8截面为梁体应变的危险截面;加载至1～1.4倍的开裂荷载时,L/4、L/2截面挠度变化仍基本处于线性增大状态,斜率约为按弹性阶段计算的2倍;当出现第一条裂缝后,随着荷载的增加,裂缝继续向工字梁腹板延伸,跨中底板及腹板附近出现新裂缝,但未出现梁端剪切裂缝或破损现象。预应力混凝土工字梁的应力、挠度校验系数均小于1,表明折线先张法工字梁的抗弯和抗剪承载能力、强度、刚度、抗裂性均满足设计及规范要求。     

冻融损伤对再生混凝土耐久性及与钢筋粘结性能分析

制作掺入引气剂和未掺入引气剂的100％粗骨料取代率的再生混凝土RC1和RC2两组试件以及掺入引气剂和未掺入引气剂的普通混凝土NC1和NC2两组试件,并分别对经过不同次数冻融循环试件的抗压强度、质量损失率、动弹性模量损失率进行研究。结果表明,冻融后各组试件的抗压强度、质量损失率及动弹性模量损失率均降低,对于添加引气剂的NC1和RC1两组试件损失较小,其中RC1组试件在200次冻融后抗压强度损失接近40％,质量损失率达0．5％,动弹性模量损失率38．5％。100％取代率并加入引气剂的ZRC组试件冻融后进行中心拨出实验,发生劈裂破坏和钢筋拔出破坏2种形式。再生粗骨料混凝土与钢筋的极限粘结应力均随冻融次数的增加而降低,200次冻融后极限粘结应力下降33．5,荷载滑移曲线既有上升段也有下降段。     

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。