弯矩、剪力对预应力混凝土构件抗扭强度的影响

模拟一系列预应力混凝土弯剪扭构件,用修正斜压场理论计算各构件的抗扭强度,从而分析扭弯比、扭剪比对构件抗扭强度的影响。     

板-桁模型理论计算预应力混凝土构件抗扭强度

提出了小扭弯比情况下箱形截面预应力混凝土构件在弯、剪、扭共同作用下的板—桁模型计算方法,按照力的平衡、变形协调材料本构关系等,建立了相应的计算方程,并编制了全过程分析的电算程序．通过对试验资料的验证,情况吻合良好．     

钢混组合梁负弯扭作用下的受力性能试验研究

为了研究钢—混组合梁在负弯矩和扭矩联合作用下(以下简称负弯扭)的受力性能,以初始扭弯比和抗剪连接度为参数,对4片钢—混凝土组合箱梁分别进行不同偏心距下的反向集中力加载实验,得到了荷载—挠度和荷载—扭转角曲线、截面应变和结合面纵横向滑移分布规律,以及混凝土板裂缝开展规律。试验结果表明:在负弯扭联合作用下,组合梁极限承载力和结合面抗剪刚度均随初始扭弯比的减小和剪力连接度的增加而增大;横隔板对截面应变沿横向的分布规律影响较大,有横隔板处,加载侧应变较小,相反侧应变较大;无横隔板处相反;仅受弯矩时混凝土板裂缝为横向裂缝,负弯扭作用下出现倾角40°左右的斜裂缝,横向钢筋的设置对裂缝间距影响较大。     

钢管混凝土柱纯扭破坏尺寸效应细观数值分析

在地震作用下,钢管混凝土柱常受到扭转作用或压-弯-剪-扭复合作用,扭矩的存在会加剧钢管混凝土柱的破坏.为探究钢管混凝土柱纯扭破坏及尺寸效应行为,采用三维细观数值模拟方法,考虑混凝土细观组分的非均质性及钢管与混凝土间的接触作用,建立了钢管混凝土柱的三维纯扭细观数值模型.分析了结构尺寸、套箍系数和截面形状对不同尺寸钢管混凝土柱纯扭破坏的影响.最后,对比并修正了Ba6ant尺寸效应律,提出了全尺寸范围内的名义抗扭强度公式.结果表明：(1)素混凝土柱纯扭破坏表现出显著的脆性破坏特征,而钢管混凝土柱纯扭破坏表现出一定的延性破坏特征;(2)钢管混凝土柱纯扭破坏具有尺寸效应,且方柱的尺寸效应强于圆柱;(3)在低约束作用(用套箍系数标征)下,钢管混凝土柱纯扭破坏尺寸效应较为明显,随着套箍系数的增加,名义抗扭强度的尺寸效应被削弱.     

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.     

受剪扭作用的钢筋混凝土构件的全过程分析

本文研究剪扭作用下的钢筋混凝土构件的性能,并根据实验所得到的斜弯破坏模式,采用逐步递增混凝土表面应变的非线性分析方法,对扭剪比(Mt/Qb)大于0.5的扭型破坏的构件的内力与变形作了全过程分析,最后将实验结果与理论计算作了比较。     

预应力钢纤维混凝土梁纯扭作用下极限扭矩计算方法

根据预应力钢纤维混凝土梁的受力特点,考虑预应力和钢纤维对梁抗扭强度的影响,利用变角度空间桁架模型通过理论推导得出预应力钢纤维混凝土梁在纯扭作用下的极限扭矩计算公式并与已有的试验进行了比较。该公式将预应力和钢纤维的作用等效为纵向和横向钢筋的面积来进行计算,具有概念明确,推导过程清晰,精度较高,与普通混凝土梁的极限扭矩计算公式衔接好等优点,可以方便的应用于结构设计及计算。     

偏载作用下组合箱梁桥波形钢腹板的屈曲研究

通过建立大量的波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥空间有限元模型,计算和分析钢腹板尺寸参数的变化对弯－扭耦合作用下箱梁钢腹板屈曲临界荷载系数及屈曲模态的影响规律。计算及分析结果表明：跨中偏载作用下,波形钢腹板的屈曲总是发生在跨中偏载一侧的腹板上;当只有箱梁的高跨比变化或当只有波形钢腹板的厚度变化时,在不同的折叠角度范围内,其腹板抗屈曲能力的变化幅度不同,但当折叠角度一定时,则腹板抗屈曲能力或箱梁抗扭能力的变化幅度基本相同;当只有腹板折叠角度变化时,在不同箱梁高跨比范围内,其箱梁抗扭能力的变化幅度也不同。     

预应力对曲线连续梁桥抗扭稳定性影响分析

本文从理论分析出发,对预应力产生的扭矩进行了定性的分析,结果表明:当张拉力较大、箱梁底板束配置较多、曲线半径较小或抗扭跨径较大时都可能引起箱梁向曲线外侧翻转而使内侧支座脱空。文章结合工程实例,通过建立全桥空间有限元模型分析了预应力对曲线连续梁桥抗扭稳定性的影响,并进一步探讨了如何正确配置预应力钢束来减少预应力对曲线连续梁桥横向抗扭稳定性的不利影响,对实际工程具有指导意义。     

波形钢腹板混凝土组合箱梁纯扭性能全过程分析

为获得波形钢腹板混凝土组合箱梁在纯扭矩作用下全过程的扭矩-扭率曲线,基于混凝土开裂前后2个阶段,建立了组合箱梁纯扭性能全过程分析模型.针对混凝土开裂前阶段,考虑截面宽高比和波形钢腹板形状的影响,提出了组合箱梁弹性扭转刚度的修正公式,同时引入普通钢筋和预应力筋的影响,修正了组合箱梁开裂扭矩计算公式.对于混凝土开裂后阶段,针对RASTM T中混凝土已开裂和忽略混凝土拉应力的不合理假定,提出了考虑扭率计算值修正的组合箱梁纯扭转非线性分析方法.然后,利用C++语言编制了组合箱梁纯扭性能全过程分析计算程序.分析结果表明,模型计算值与试验值吻合良好.该模型可准确预测波形钢腹板混凝土组合箱梁纯扭转受力全过程的扭矩-扭率曲线.     

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。     

钢筋混凝土构件纯扭极限强度计算

根据变角空间桁架理论,在考虑莫尔应力谐调条件和混凝土软化基础上,提出了钢筋混凝土纯扭构件受扭破坏形态的判别准则,并建立了纯扭极限强度的计算方法。通过与试验结果的对比,计算值与试验值符合较好,且具有较高的计算精度。     

考虑区域约束的预应力型钢混凝土梁受弯承载力研究

为研究预应力型钢混凝土框架梁中型钢对混凝土约束作用及对梁承载力的影响,对前期有黏结预应力型钢混凝土框架试验进行研究。研究发现型钢能有效地约束预应力型钢混凝土框架梁中核心混凝土变形,改善受压混凝土破坏时的脆性性能,提高梁的受弯承载力。在此基础上,提出将预应力型钢混凝土框架梁作为压弯构件,参照文献的区域约束混凝土理论,在叠加基础上考虑约束混凝土的额外强度来计算梁的受弯承载力;提出考虑区域约束影响的承载力计算方法,计算结果与试验试件极限状态受弯承载力对比,计算值与试验值比值的平均值为0.98,吻合较好。     

预应力型钢混凝土框架试验研究和设计理论

基于两榀预应力型钢混凝土框架的竖向静力试验,对其破坏形态、裂缝的开展与分布、刚度变化、弯矩调幅等特征进行研究.试验结果表明:预应力型钢混凝土框架梁发生类似于钢筋混凝土适筋梁的正截面受弯破坏,属延性破坏,框架梁端形成塑性铰实现了塑性内力重分布,位移延性比大于3,弯矩调幅值为30%左右,弯矩调幅值高于普通预应力混凝土结构.最后分析了次内力产生的本质,提出考虑次内力包括次弯矩、次轴力的预应力型钢混凝土结构的抗弯极限承载力、抗裂度、刚度及最大裂缝宽度计算公式,计算结果与试验数据较吻合.本文计算理论反映了现代预应力设计理论的新思想,为《预应力混凝土结构设计规范》的编制提供依据.     

钢板-混凝土组合加固预应力混凝土箱梁

为了研究钢板-混凝土组合加固技术在桥梁加固工程中的应用,提出了钢板-混凝土组合加固预应力混凝土箱梁的抗弯极限承载力计算公式,采用ANSYS软件选用合理单元类型和材料本构关系,对采用钢板-混凝土组合加固的某火灾受损预应力混凝土箱梁桥进行了非线性有限元数值模拟分析对比,并做了加固后效果验证性荷载试验,还对组合加固和粘钢加固效果进行了对比。结果表明：简化公式计算结果与数值分析结果偏差在5%以内;加固后结构关键截面抗弯极限承载力提高30%以上,应变校验系数降低为0.57～0.70,挠度值减小明显,结构基频提高了19%,横向分布系数理论值与实测值比值为0.93～1.05,吻合良好;组合加固梁体校验系数降低为0.66～0.82,较合理且相对均匀,结构受力协同性较好,更有利于提高结构整体受力性能。     

预应力混凝土平面曲线箱梁裂缝

针对预应力混凝土曲线箱梁,产生径向水平压力的平面曲线力筋易使混凝土腹板超载,而造成混凝土破坏,并使力筋拉直等问题,应用翘曲扭转理论,分析了预应力混凝土平面曲线箱梁在张拉平面曲线形纵向力筋时,将在腹板中产生横向力,以及桥墩和桥梁支座约束作用,局部板中力筋的径向力使竖向跨越的腹板产生剪力和弯矩等产生裂缝的原因,提出了在设计与施工中应采取保证力筋的保护层厚度,充分调整力筋曲率的作用,设计计算必须考虑侧向预应力,保证在力筋弯曲的部位、管道不出现尖弯等措施。为平面曲线桥梁的设计与施工提供了一定的理论依据。     

预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算

通过２０根预应力钢纤维混凝土梁的试验研究,分析了钢纤维长径比和体积率、箍筋间距,截面有效预压力对其斜裂缝宽度的影响;建立了预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算的理论模式,结合试验资料的统计分析,提出了预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度的实用计算公式。     

预应力组合简支梁试验研究

进行了两片预应力钢—混凝土组合简支梁静载全过程试验研究 ,使其中一片受正弯矩作用 ,另一片受负弯矩作用 .分析了荷载 -变形关系、截面应变分布、界面相对滑移以及预应力钢筋的应力增量变化规律 ,理论分析结果和试验结果较为吻合 .     

无黏结部分预应力砼梁恢复力模型的研究

基于OpenSEES软件的二次开发平台,对无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型进行了研究.根据试验统计和理论分析,建立了无黏结部分预应力混凝土梁的截面弯矩-曲率滞回模型,并通过编制Visual C++程序,将其植入到OpenSEES软件的材料子类中,用于无黏结部分预应力混凝土结构的非线性计算,分析过程中无需迭代计算无黏结预应力筋的应力增量,解决了无黏结部分预应力混凝土结构受力分析的关键问题.利用OpenSEES软件,基于已建立的无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型,选用基于柔度法的非线性梁柱单元,采用位移控制,计算了低周反复荷载作用下无黏结部分预应力混凝土梁的弯矩-挠度滞回曲线,计算曲线与试验曲线吻合良好,说明已建立的无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型的可靠性,为无黏结部分预应力混凝土结构的非线性计算提供了理论依据.