基于梁格法在用简支梁桥荷载横向分布应用研究

基于梁格理论建立在用简支梁桥空间梁格有限元计算分析模型,分析了纵梁间不同横向连接形式的模拟及虚拟横梁间距、截面特性值的取值对荷载横向分布的影响特征和规律.同时,提出了基于梁格法调整纵梁间横向弯矩传递有效值及虚拟横梁截面特性值的在用简支梁桥荷载横向分布实用计算方法,并通过与实际桥梁结构静载试验的挠度、应力等结果的对比,验证了方法的正确性.     

斜腹杆体外预应力对RC嵌固梁加固性能的影响

用理论分析、模拟分析和试验验证的方法,研究斜腹杆体外预应力对钢筋混凝土嵌固梁的加固性能.按照变形协调原理建立嵌固梁荷载挠度方程,得到对应预应力索-梁组合单元的力学模型.利用ABAQUS有限元模拟的方法研究不同设计参数对嵌固梁加固效果的影响次序.结果表明,索垂度显著、索初始预应力居中、索截面面积次之;斜腹杆体外预应力简支加固方法能提高试件的刚度、抑制试件塑性发展速度、改善试件的承载能力和延性,试件开裂荷载、屈服荷载、极限荷载明显提高,加固效果显著.选择3组各2个试件进行静力试验验证.在弹性阶段,理论计算和软件模拟所得荷载-挠度曲线与试验结果吻合;进入塑性阶段后,试件的理论值远大于试验值和模拟值;而试验值与模拟值始终吻合,模拟分析结果可信.     

预应力连续钢-混组合梁抗火性能

为研究预应力连续钢-混组合梁在火灾高温下的耐火性能,以通用有限元程序ABAQUS为平台,提出了模拟预应力连续钢-混组合梁火灾高温下非线性全过程受力行为的有限元模型。通过分析组合梁跨中挠度、拉索张力以及跨中与中间支座处弯矩随温度变化的规律,研究了荷载比、预应力比、拉索相对截面面积、跨高比4个参数对预应力连续钢-混组合梁抗火性能的影响。结果表明:荷载比对预应力连续钢-混组合梁的抗火性能有负面影响,荷载比越大,升温初期阶段拉索张力随温度升高而降低的速率越慢,且临界温度越低,达到临界状态时的挠度也越小,预应力比的影响主要在火灾升温的初始阶段,在这一阶段,预应力比越大,挠度增长越慢;随着温度进一步升高,不同预应力比条件下挠度-温度曲线接近重合;具有不同拉索截面面积的预应力连续组合梁,其跨中弯矩随着温度升高先降低,在150℃时达到最低值,之后随着温度升高弯矩不断增大;中间支座处负弯矩升温初期先增大,达到峰值后,随温度升高而逐渐降低;临界状态下预应力连续钢-混组合梁中间支座弯矩逐渐减小;具有不同跨高比的预应力连续钢-混组合梁,在荷载比相同时,其临界温度相差较小,挠度值接近;对于跨高比大于10的预应力连续钢-混组合梁,可以忽略跨高比对其抗火性能的影响。     

预应力与外包水泥基灌注料加固大跨度RC空间桁架性能试验研究

以某岛外引水渡槽桁架为工程背景,提出了采用预应力与外包水泥基灌注料对钢筋混凝土桁架下弦杆进行加固的方法,并采用分级加载的试验方法,在加固后的桁架上进行了原位静载试验,测试了桁架主要控制截面在各级荷载作用下的挠度、应变(应力)等数值变化,将测试结果与有限元软件计算结果进行比较分析,研究了桁架加固后的力学性能.试验结果表明,预应力与外包水泥基灌注料加固桁架能够较大程度地提高桁架结构承载力,且新增结构层与原结构共同工作及变形协调较好,加固效果较为理想.     

持载下预应力CTRC板加固RC梁的抗弯性能

采用四点弯曲试验研究持载下用预应力碳纤维织物增强混凝土板加固RC梁的抗弯性能。针对梁的持载水平进行2个加固工况试验及1个参考工况试验。对各工况梁的荷载-挠度变化、荷载-应变变化、承载力、延性、开裂模式及裂缝宽度进行分析。研究结果表明:预应力CTRC板能明显提高持载梁的正常使用极限状态荷载、极限承载力,并能有效抑制梁内裂缝宽度的发展;与未加固梁相比,加固梁的正常使用极限状态荷载和极限承载力最大分别提高57.1%和75.4%。加固梁的破坏模式均为预应力CTRC板断裂,而其开裂模式因持载水平不同而不同;加固梁的延性均比未加固梁的延性低;随着持载水平提高,加固梁中的碳纤维织物在受荷初期发挥的作用逐渐增强。     

预应力CFRP加固混凝土桥梁非线性分析

为研究预应力CFRP加固混凝土桥梁的受力性能,以阜新市东环路大桥加固工程为背景,应用预应力CFRP对其进行加固。运用ANSYS软件对6组预应力CFRP加固的混凝土桥梁的受力性能进行了数值模拟,得到的荷载—挠度曲线与理论结果吻合较好,验证了有限元模型的准确性,在此模型基础上对预应力CFRP加固混凝土桥的受力性能进行了非线性分析,研究了预应力CFRP加固中预拉力值大小、粘贴层数对被加固桥梁受弯性能的影响。结果表明,预应力CFRP加固桥梁较非预应力CFRP加固桥梁其屈服荷载与极限荷载提高20%~40%,挠度降低25%~55%,混凝土与CFRP之间剥离的应力产生几率大大减小,有效解决了非预应力CFRP加固梁所产生的应力应变滞后的问题。     

冷弯薄壁型钢桁架组合楼盖抗弯性能试验研究

文章进行了3块冷弯薄壁型钢桁架-压型钢板混凝土组合楼盖试件和1块冷弯薄壁钢桁架-ALC板组合楼盖试件的抗弯性能试验,详细考察了组合楼板在均布荷载作用下的应变分布规律和破坏模式,研究了荷载-挠度曲线和荷载-应变曲线。试验研究表明:组合楼盖的抗弯承载力随着抗剪连接件个数的增加和节点连接强度的增大而增加;组合楼盖在承受相同弯矩的情况下,冷弯薄壁型钢桁架-ALC板组合楼盖产生的最大挠度明显大于冷弯薄壁型钢桁架-压型钢板混凝土组合楼盖产生的最大挠度。研究结果将为冷弯薄壁型钢组合楼盖的设计和应用提供参考依据。     

调整拱轴线与加大拱肋截面法综合加固某双曲拱桥

某大桥为双曲拱,经现场检测各项指标,不满足现行荷载等级要求。经过调整拱轴线与加大拱肋截面法综合加固处理后,对加固效果进行荷载试验,加固后结构刚度明显提高,拱脚截面最大负弯矩工况四分点最大挠度减少32.7%,拱顶最大正弯矩工况拱顶最大挠度减少37.1%,整体加固效果明显。     

局部张拉预应力筋加固混凝土超静定梁的内力计算

针对局部张拉预应力筋加固混凝土超静定梁内力,采用结构力学方法进行了计算分析.首先讨论了不等跨连续梁在不同部位张拉预应力筋时的内力计算,得出了加固结构不同截面时超静定梁内支座产生的主、次弯矩及综合弯矩的计算表达式.在此基础上,分析了等跨连续梁的内力计算,根据叠加原理,即可得到超静定梁多个截面同时加固时的总弯矩.论文还分析了预应力筋位置对加固连续梁内力的影响.所得出的结果可作为局部张拉预应力筋加固混凝土等跨及不等跨连续梁内力计算的依据.     

方钢管混凝土柱钢桁架结构破坏模式分析

基于叠加原理,假定钢桁架与钢管混凝土柱的变形互不耦合,提出针对这种框架的节点子结构受力机理简化分析模型并采用试验验证.其中,钢桁架的荷载-位移曲线由铰接机制、刚接机制叠加得到;钢管混凝土柱的荷载-位移曲线则基于弯矩-曲率方程与等效剪切刚度计算得到.通过对钢桁架、方钢管混凝土柱承载力的分析,可判断结构的破坏模式与承载力.简化模型预测的破坏模式、荷载-位移曲线均与试验结果吻合较好,承载力与试验值接近.针对方钢管混凝土柱-钢桁架结构的不同破坏模式,还对其与抗震性能的相关性做了进一步的探讨.     

反复荷载作用下的预应力混凝土梁变形

为了分析反复荷载对预应力混凝土梁变形性能的影响,对6片预应力混凝土模型梁进行了低频反复加载试验,在模拟实桥活载效应的荷载作用下,研究了不同预应力度的预应力混凝土梁变形性能和钢束有效预应力变化特征。结果表明,在反复荷载作用下,预应力混凝土模型梁残余挠度和荷载挠度（弹性挠度）较常量荷载下的对应值均有所增大,其中荷载挠度增大系数为1.05~1.10;反复荷载作用对预应力筋长期损失有较明显的影响,且预应力梁的残余挠度与预应力钢筋的残余变形有着密切关系。     

纤维增强聚合物布加固木梁的非线性弯曲分析

考虑纤维增强聚合物（fiber reinforced polymer,FRP）布加固层拉伸与压缩时的不同弹性模量以及木梁非线性弯曲的二阶变形和轴向拉伸效应,利用摄动法研究均布横向荷载作用下简支FRP布加固木梁的非线性弯曲问题,得到加固木梁的挠度和弯矩等渐近解析表达式,并给出数值分析.结果表明：FRP加固木梁非线性弯曲的挠度和弯矩小于线性弯曲的挠度和弯矩,并且当无量纲荷载小于5时,FRP加固木梁非线性弯曲和线性弯曲的挠度和弯矩几乎相等,没有明显差别;但随着载荷的增大,二者相差逐渐增大;当无量纲载荷大于20时,非线性弯曲效应十分显著,必须选用FRP加固木梁的非线性弯曲模型进行分析.     

增设斜撑的钢桁架-RC管柱结构受力性能研究

为研究斜撑对钢桁架-RC管柱结构受力性能的影响,通过模型结构拟动力试验、伪静力试验和有限元计算分析研究该类结构体系的抗震性能以及竖向荷载与风荷载作用下的基本受力性能,并与未带斜撑的空冷支架结构进行对比.结果表明:设置斜撑后,钢桁架-RC管柱结构的滞回耗能性能和承载能力均有了较大提高;管柱出现反弯点,底部弯矩减小,管柱裂缝开展范围得到有效限制,钢桁架与管柱连接节点部位破坏减轻;结构的侧移曲线在牛腿处明显分为两段,随着地震强度的增大,侧移由弯剪型趋于剪切型;结构在地震作用下的侧移角小于未带斜撑的结构,变形性能较好;竖向荷载下钢桁架平台悬挑端挠度及风荷载下结构侧移的减小幅度均大于50%.增设斜撑能够明显改善钢桁架-RC管柱结构的基本受力性能与抗震性能.     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的有限元分析

随着经济的发展,交通工具的革新,我国目前很多桥梁结构的使用条件都与设计标准差别甚大,车辆荷载的不断提高,平均车流量的不断增大,导致很多年代久远的桥梁需要提高其承载力和抗疲劳特性来适应新的交通坏境.用预应力碳纤维加固桥梁,可以不用重建新的桥梁,在原桥梁基础上进行加固增加其承载力,这个课题国内外很多学者正在研究,他们通过计算和实验,验证了施加预应力能明显提高结构承载力,延缓结构开裂.本论述利用有限元软件,对不加碳纤维、粘贴碳纤维和粘贴不同预应力级的碳纤维的相同钢筋混凝土梁进行模拟加载分析,算出了各条件下混凝土梁的开裂荷载、极限荷载和极限挠度,比较结果,得出适宜的预应力值.     

冻融后预应力混凝土受弯构件正常使用极限状态分析

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的跨中挠度随冻融次数的变化规律,参考规范法,将试验得到的开裂弯矩值与理论计算值进行对比,从而得出受冻融影响后的预应力混凝土受弯构件的短期刚度及开裂荷载仍然可以使用规范中的公式进行计算,只不过在计算时混凝土抗拉强度标准值及混凝土弹性模量应采用冻融循环后对应的实际值,研究内容能为我国寒区的预应力混凝土结构的变形验算提供参考。     

车道荷载调整对桥梁内力效应值的影响分析

以某简支梁桥为例,研究分析了车道荷载的调整与桥梁结构弯矩、剪力效应值的变化,并建立有限元模型,分析其变化影响规律.研究结果表明:车道荷载的调整和桥梁计算跨径密切相关,且弯矩与剪力值的变化规律不完全一致.车道荷载的调整对小跨径桥梁的弯矩值和剪力值提高比例影响较大,计算跨径为5 m时,弯矩值提高43.64%,剪力值提高40.22%.     

部分波形钢腹板预应力连续组合梁性能分析

针对预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区混凝土板预应力效率低、钢腹板易发生局部屈曲等问题,提出了在负弯矩区梁段采用波形钢腹板代替平面钢腹板的混合设计方法.采用理论计算和有限元分析方法,对部分波形钢腹板预应力连续组合梁的受力和变形性能进行分析,并与传统的预应力连续组合梁对比.研究结果表明,混合设计方法充分利用波形钢腹板轴向刚度低、抗屈曲能力强的特点,显著提高连续组合梁负弯矩区混凝土板的预应力效率和开裂荷载,尤其适用于大、中跨径的预应力连续组合梁结构.     

预应力碳纤维加固桥梁结构疲劳性能试验研究

通过对两组不同预应力水平碳纤维布加固梁分别进行单调静载试验与疲劳试验研究,考察了各级荷载作用下裂缝开展、应变和挠度的变化情况,并得到了开裂荷载、屈服荷载及极限荷载.结果表明:随着碳纤维布预应力水平的提高,裂缝宽度变小,长度变短,挠度也有较大程度的降低;开裂荷载,屈服荷载与极限荷载均有了不同程度的提高.     

大跨度PC梁式桥下挠机理分析及钢束配置

针对悬臂施工PC梁桥施工过程中恒载和预应力的弯矩叠加过程进行了分解和对比分析,揭示了悬臂施工PC梁式桥下挠机理,并总结恒载零弯矩法在挠度控制中的不足,据此提出新的钢束配置方法.研究结果表明:新的钢束配置方法采用"大悬臂多配束,小悬臂少配束"的钢束配置形式,能保证大部分节段预应力弯矩可以抵消恒载弯矩,又能达到优于恒载零弯矩法控制跨中挠度的目的;将该法分别应用于主跨70 m刚构桥和主跨168 m连续梁桥,较原设计方案跨中挠度均明显改善.     

预应力钢结构自振特性研究

采用求解考虑几何非线性的结构特征方程的方法对预应力态和承载态的单自由度预应力钢结构进行自振特性分析,通过与非线性瞬态分析结果比较,验证了该方法的正确性,明确了结构自振频率与结构切线刚度的关系.在此基础上,对索桁架和张弦梁结构的自振特性进行了研究,结果表明:预拉力和外荷载引起的预应力钢结构切线刚度的改变将影响结构的自振特性,预应力通常增大结构刚度和自振频率,而外荷载可能增大或减小结构刚度和自振频率.因此,进行预应力钢结构自振特性分析应同时考虑预应力和外荷载的影响,然而对张弦梁这类结构由于预拉力和外荷载对结构切线刚度的影响相互抵消,可直接采用线性自振频率进行结构抗震设计.