桥梁混凝土受弯构件静载试验若干问题分析

阐述桥梁混凝土受弯构件静载试验中的等效加载图示、加载方法、构件支承方式、加载量控制.根据正常使用极限状态和承载能力极限状态的基本要求,论述静载试验的测试参数.指出试验评价指标包括挠度、裂缝宽度和抗裂性,并需对实测参数考虑时间长期影响的修正.     

纤维增强塑料筋混凝土梁抗弯设计数值分析

为预测纤维增强塑料筋(FRP筋)混凝土梁在受弯工作过程中弯矩和挠度的发展情况,从而为FRP筋混凝土梁的抗弯设计提供依据,采用对构件正截面进行分层的方法,根据极限强度理论、应变协调条件和内力平衡条件,对构件的弯矩-曲率关系和荷载-挠度关系进行了数值计算,并编写计算代码,设计图形用户界面(GUI)。理论计算结果与试验结果的比较说明,采用极限强度理论可以较好地预测FRP筋混凝土梁的极限弯矩,对于FRP筋混凝土梁短期挠度的计算,ACI模型的计算结果过小,Faza&GangaRao模型可以较好地预测构件在正常使用极限状态下的短期挠度,所采用的数值计算方法则可以较好地预测构件在短期荷载作用下的极限挠度。各种挠度计算方法之间的对比表明,所采用的数值计算方法更加适合于FRP筋混凝土梁短期挠度的求解。     

基于挠度控制方法的BFRP筋混凝土梁抗弯设计

纤维增强塑料(FRP)筋混凝土梁的抗弯设计主要受正常使用极限状态的制约,因此在采用极限状态设计法对FRP筋混凝土梁进行抗弯设计时,其步骤应根据正常使用性能标准的要求对构件进行配筋设计,然后再按极限平衡理论进行强度验算。基于这一设计思路,采用对构件挠度进行控制的方法,根据应变协调条件和截面内力平衡条件,并结合对构件的荷载-挠度关系进行非线性全过程分析;提出了一种通过允许挠度确定最小配筋率的抗弯设计方法,并编写了相应的计算程序,设计了相应的图形用户界面(GUI)。采用该方法设计了2根玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋混凝土梁,对其在正常使用极限荷载下的挠度进行了有限元求解,并与非线性全过程分析和简化挠度公式的计算结果进行了比较。分析结果表明:得到的挠度值均小于允许挠度值,说明该方法具有较好的适用性;为满足正常使用条件下的挠度要求,应将BFRP筋混凝土梁设计为超筋梁,较高的配筋率可以明显减小BFRP筋混凝土梁的挠度,改善其变形性能。     

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.     

钢板和碳纤维布加固不同损伤状态下受弯构件的荷载试验研究

基于钢板加固和碳纤维布加固完好状态下和正常使用极限损伤状态下的受弯构件的破坏荷载试验,研究钢筋混凝土受弯构件在采用粘贴钢板加固和粘贴碳纤维布加固措施后,其挠度、裂缝及应变等的发展变化规律.对比分析完好状态下和正常使用极限损伤状态下采用不同的加固方式,受弯构件极限承载力提高幅度的差异并将受弯构件的其他力学控制指标进行对比分析,综合检验评定其加固效果.试验结果表明:两种加固措施对提高在不同损伤状态下的钢筋混凝土受弯构件的抗弯承载力都具有显著效果,但完好情况下的加固效果优于受损情况,钢板加固措施优于碳纤维布加固.     

FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁受弯性能

根据FRP筋和钢筋的本构模型,提出了FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁2种名义配筋率和3种破坏模式的概念,并给出了3种破坏模式的判别条件.利用正截面受弯承载力计算基本假定和截面受力平衡条件,推导了FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土适筋梁正截面受弯承载力建议计算公式.设计制作了5根不同FRP筋和钢筋配筋面积比的混合配筋混凝土梁进行静力抗弯试验,并结合相关试验数据分析表明,适筋梁正截面受弯承载力建议公式计算值与试验实测值吻合较好,可供工程设计参考;建议在对承载能力要求较高而挠度控制较低的情况下使用混合配筋混凝土梁以充分利用材料的强度;合理控制混合配筋梁的配筋率及FRP筋和钢筋的配筋面积比,其延性性能满足设计要求.     

影响混凝土构件可靠度的因素及相关性分析

基于可靠度与随机变量的极值理论,结合混凝土结构设计规范的要求,建立了混凝土受弯构件正常使用情况下裂缝宽度和挠度的极限状态方程;根据工程设计实际情况确立了影响可靠度指标的相关独立变量;采用自行编制的Matlab程序,对受弯构件正常使用情况下裂缝宽度和挠度的可靠度指标及其影响因素敏感性进行了计算与分析.结果表明,计算模式的不确定性系数和混凝土强度对可靠度的影响显著,同一构件挠度的计算可靠度指标比最大裂缝宽度的计算可靠度指标高.     

混凝土薄壁箱梁变形与裂缝试验研究与分析

在混凝土薄壁箱梁模型抗弯性能全过程试验研究的基础上,重点分析了混凝土薄壁箱梁抗弯挠度变形与裂缝分布规律.通过试验证实了混凝土薄壁箱梁在正常使用极限状态下,最大裂缝宽度和跨中挠度均满足规范要求,其开裂弯矩按GB50010-2002规范公式计算与实测值吻合良好;将混凝土薄壁箱梁截面等效为工字型截面,其平均裂缝间距、最大裂缝宽度和跨中挠度验算,按GB 50010-2002规范或JTGD62-2004规范公式进行验算均与实测值吻合良好;考虑翼缘宽度折减后,其计算结果更加接近实测值,但相差在5%以内,在实际工程设计中可以不考虑其影响.图5,表3,参12.     

钢筋混凝土箱形截面受弯构件最小配筋量的计算

基于莫氏假定,考虑到箱形截面顶、底板几何尺寸对开裂弯矩的影响,推导了钢筋混凝土箱形截面受弯构件纵向受拉钢筋最小配筋量计算公式,该公式同样适用于矩形、I形、T形等常见类型截面.对一单箱单室钢筋混凝土箱梁最小配筋量的计算表明,现行公路桥规对钢筋混凝土箱形截面受弯构件最小配筋量的规定偏低.最后对土木工程中常见的箱形截面受弯构件,提出计算箱形截面受弯构件纵向受拉钢筋最小配筋量的简化计算公式.     

煤矸石砼构件的裂缝控制

对煤矸石砼受弯构件正、斜截面，部分预应力受弯构件正截面、受拉构件在使用荷载下的裂缝开展规律进行讨论，对裂缝宽度计算和控制提出建议     

高墩大跨刚构桥结构复核计算

针对实际的一座70 m+120 m+70 m跨的刚构桥,运用大型有限元软件Midas Civil 7.8进行了详尽的静力计算,根据规范进行荷载组合,从持久状况承载能力极限状态和正常使用极限状态来分别验算桥梁的正截面抗弯承载能力,正截面抗裂,斜截面抗裂,正常使用阶段预应力混凝土构件受压区混凝土最大压应力,斜截面抗剪,施工阶段法向压应力以及预应力拉应力.     

配置500 MPa钢筋的混凝土梁受弯性能试验

为了研究配置500MPa钢筋的混凝土梁的受弯性能，对9根矩形截面混凝土梁进行了试验研究．分析了采用500MPa钢筋的混凝土构件的正截面受弯承载力及使用阶段的裂缝宽度，同时对其中两组配有蒙皮钢筋的梁进行受弯承载力、变形及裂缝宽度的对比分析．试验结果表明，此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受弯构件相同，可按照《混凝土结构设计规范》计算受弯承载力及裂缝宽度，但应对裂缝宽度计算值进行适当修正．同时，蒙皮钢筋的配置能够有效地限制裂缝的发展，使得试验梁在正常使用阶段能够满足裂缝宽度限值要求．     

体外预应力RPC箱梁受弯加载试验研究

进行体外预应力RPC箱梁模型两点对称受弯加载试验,研究了荷载-挠度曲线、截面应变、裂缝分布和破坏模式等问题,并对模型梁跨中正截面抗弯承载力进行了计算分析.结果表明,模型梁属于整体受弯破坏,采用预制节段拼装的施工方法是可行的;模型梁中混凝土对开裂弯矩的贡献明显大于同类普通混凝土梁,开裂时跨中受拉区边缘RPC应变约为普通混凝土的4~6倍;采用体外预应力提高了模型梁的开裂弯矩和增加了其延性,模型梁开裂弯矩为极限弯矩的55%;开裂时梁的跨中挠度仅为跨中极限挠度的20%;体外预应力RPC箱梁进行正截面承载力计算时应考虑RPC的受拉作用,并且可参照本文算法进行设计计算.     

混凝土叠合式受弯构件极限承载力分析

以混凝土叠合式受弯构件为研究对象,对其极限承载力进行了力学分析,对叠合式受弯构件极限状态下截面应力应变图形形式以及叠合式构件设计中需要考虑的叠合参数αh和αM进行了计算分析.研究表明:叠合式受弯构件的极限承载能力只与叠合参数αh有关,基本上不受αM变化的影响.     

双筋矩形RC梁配筋设计影响因素及变化规律研究

依据钢筋混凝土双筋矩形梁正截面受弯承载力计算原理与方法,介绍了双筋矩形RC梁两侧钢筋均未知时配筋设计的计算方法以及适用条件,进一步阐述了影响配筋设计的主要因素有:构件的截面尺寸、材料的强度等级以及构件的受力。通过工程实例对配筋设计的计算方法及各影响因素下配筋面积的变化规律,进行逐一研究。研究结果表明:配筋设计采用近似计算与真实计算的方法,所得结果较为一致;梁截面高度、钢筋及混凝土强度等级、构件上作用弯矩的大小变化,都将引起配筋面积发生改变,且变化趋势及变化幅度不同;当影响因素取值在一定范围内时,对受压区配筋面积无影响,对受拉区配筋面积影响较大。     

简支混凝土梁桥加固的力学分析

对旧简支钢筋混凝土板桥,在加铺叠合层后的受力状况及承载能力进行了弹性和损伤分析。结果表明,加铺叠合层后一般可以使旧桥的承载能力提高50%以上,斜截面剪力提高70%;跨中挠度比原板要小;裂缝不会超过钢筋混凝土受弯构件最大裂缝宽度的1.05。     

冻融后预应力混凝土受弯构件最大裂缝宽度研究

试验研究了5根预应力钢筋混凝土受弯试件经历不同冻融次数后的力学性能. 通过对实验过程的分析及得到的荷载-挠度曲线,研究遭受冻融作用后预应力混凝土受弯构件使用阶段最大裂缝宽度随冻融次数的变化规律,参考规范法,将试验得到的最大裂缝宽度值与理论计算值进行对比,从而建立反映冻融影响的预应力混凝土受弯构件的最大裂缝宽度计算公式,在计算遭受冻融作用后的预应力混凝土受弯构件的最大裂缝宽度时,受力特征系数取1. 8更为合适. 这一结果为我国寒区的预应力混凝土结构的变形验算提供了参考.     

端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯承载力试验

为改善普通钢筋混凝土梁自重大、易开裂、承载力低等缺点，在混凝土中常加入钢纤维，端钩型钢纤维，作为常见的一种高性能钢纤维得到广泛关注，国内外学者针对端钩型钢纤维混凝土的基本力学性能开展了较多研究，而对端钩型钢纤维混凝土受弯构件的正截面受力性能有待深入研究。为研究端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯性能，制作了四根端钩型钢纤维混凝土梁及一根普通混凝土梁，对其进行受弯性能试验，根据试验得到的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线，分析端钩型钢纤维体积掺量对试件受弯承载力及破坏形态的影响。研究结果表明：端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程类似，均经历了弹性、开裂、带裂缝工作、破坏四个阶段；端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程均基本符合“平截面假定”；端钩型钢纤维限制了裂缝的产生和发展，使得纤维混凝土梁变形能力增强；与一般混凝土梁相比，端钩型钢纤维混凝土梁抗裂性及极限承载力得到提高，且构件承载力与钢纤维体积掺量基本呈现正相关；基于试验数据，对现行规范中开裂弯矩及极限承载力计算公式进行优化，开裂弯矩方面考虑对截面抵抗矩塑性影响系数进行修正，极限承载力方面引入纤维混凝土正截面承载力影响系数ζ，经修正计算值可较好吻合试验值。     

后张预应力平板－柱结构实用设计方法的研究

首先将后张预应力平板－桂结构的综合弯矩、次弯矩表达成板、柱预应力筋面积的函数，然后提出了预应力硅结构构件裂缝控制及验算建议，最后给出了通过使用性能计算确定板、性预应力筋面积，通过正截面承载力计算和配筋构造要求确定板、柱非预应力筋面积的设计方法，该法避免了以往繁琐的试算过程，并能使使用性能和正截面承载力要求同时达到最佳。     

高效预应力混凝土梁受力性能试验研究

为了研究高效预应力混凝土受弯构件的受力性能，对24根预应力混凝土梁进行了试验研究，分析了混凝土强度等级、预应力比率、配筋指数、钢绞线的延伸率等参数对试件裂缝、变形、受弯承载力和破坏形态的影响，并与规范(GB50010—2002)进行了比较．研究结果表明，受拉区仅配置预应力钢绞线的高效预应力混凝土受弯构件在正常使用阶段裂缝宽度和挠度可以控制，且钢绞线延伸率大小对其破坏形态有直接影响，并建议结构设计时应考虑钢绞线的延性对破坏形态的影响．