体外预应力FRP筋加固混凝土单向板受弯性能及承载力计算方法

以FRP筋张拉应力和加固量为试验参数,制作了6块混凝土单向板,包括1块对比板和5块体外预应力玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋加固混凝土单向板,分析了体外预应力筋对混凝土单向板受力性能的影响.结果表明,体外预应力FRP筋对混凝土单向板开裂荷载、屈服荷载和极限荷载均有明显的提高.结合本文和已有文献的试验结果,分析了张拉控制应力、FRP筋加固量和加固长度、FRP筋有效高度对混凝土受弯构件性能的影响,提出了体外预应力FRP筋加固混凝土受弯构件承载力计算方法.该方法适用于体外预应力FRP筋加固混凝土梁和单向板受弯构件承载力的计算.     

基于挠度的体外与体内无粘结预应力筋应力增量

研究了体外预应力以及体内无粘结预应力梁力筋变形与跨中挠度的关系,提出了一种基于挠度的预应力筋应力增量计算的新方法.首先建立了体外预应力梁和体内无粘结预应力梁的变形相容方程,推导了用跨中挠度表达的力筋应力增量计算公式,提出了适用于体内外预应力筋应力增量的统一计算公式,能够计算正常使用和承载能力极限状态下预应力筋的应力.最后运用该公式计算了国内外大量试验梁(包括6根体外预应力梁和22根体内无粘结预应力梁),计算出应力增量与试验结果之比的均值在0.99～1.02之间,标准差为0.1左右.表明该式计算值与试验实测吻合良好,公式形式简单,能够反映结构的受力机理.     

体外预应力混凝土简支梁全过程分析

该文在分析体外预应力钢筋与混凝土主梁变形的基础上，通过截面内力平衡方程和变形协调关系，对体外预应力混凝土梁进行了从加载到破坏的全过程分析，得到了极限状态下体外筋的极限应力和混凝土梁的极限抗弯强度。利用该文介绍的计算方法，可以考虑不同的荷载形式、不同的截面形式及不同的普通钢筋用量等因素对主梁极限状态的影响，并能得到中间过程及破坏阶段混凝土、普通钢筋、预应力钢筋的应变和应力。通过该文理论得到的计算结果得到了试验的验证。     

体外预应力加固雁形板的承载力分析

通过两根18m跨雁形板在体外预应力筋加固前后的静载及破坏实验，分析研究了体外预应力加固雁形板后的承载力变化，并按比拟梁法对加固构件的承载力进行了计算。计算结果与试验结果表明，张拉体外预应力钢筋加固雁形板后，承载力有一定程度的提高，但由于雁形板的提前失稳破坏使极限承载力提高程度不大，而且，体外折线筋加固方案对承载力的提高优于直线筋加固方案。     

碳绞线体外预应力在桥梁中的应用

为解决混凝土桥梁中钢筋锈蚀引发的问题,采用CFRP筋中的碳绞线作体外束施加预应力.探讨了碳绞线体外预应力混凝土桥梁的结构特点和构造措施,以及该类桥梁中挠度、延性及抗弯、抗剪的计算分析方法.据此在淮安市的何圩桥中研究设计了一跨碳绞线体外预应力混凝土简支梁,并利用有限元法等对其延性和抗弯承载力进行了分析.研究表明,该桥的筋束应力、裂缝宽度、挠度、延性及极限抗弯承载能力各项指标均能满足设计要求.碳绞线体外预应力桥梁发展前景看好.     

考虑分阶段受力的粘钢加固钢筋混凝土梁抗弯承载力计算

粘钢加固钢筋混凝土受弯构件,加固前原构件截面已存在应变和应力,而新粘钢板在新增荷载下开始受力,桥梁构件具有不同受力阶段的特点。现有《公路桥梁加固设计规范》中未给出T形截面梁粘贴钢板加固受弯构件正截面承载能力计算公式,而且也不能反映各阶段材料的受力特点。本文根据粘贴钢板加固钢筋混凝土T形截面梁发生适筋破坏,建立了正截面极限承载力计算公式,并对粘贴钢板的应力取值进行了分析,在常用的粘贴钢板厚度内,可直接取钢板的抗拉强度设计值。并根据平截面假定,建立了各阶段混凝土、钢筋和钢板应力的计算公式,材料的最终应力按叠加原理计算得到。算例分析表明,本文所建立的正截面抗弯承载力计算公式可行,可供桥梁加固设计参考。     

预应力混凝土构件抗扭强度计算

根据预应力混凝土构件的纯扭试验结果,在钢筋混凝土构件抗扭性能研究成果的基础上,提出了中心预加应力在常用预应力值条件下的极限扭矩计算公式。本文提出的计算公式考虑了混凝土骨料咬合作用及纵筋、箍筋暗销作用和预应力影响,并与试验结果进行了比较。     

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.     

预应力碳纤维布加固混凝土梁的抗弯承载力计算

在碳纤维布和预应力碳纤维布加固混凝土梁试验研究成果的基础上,对预应力碳纤维布加固混凝土梁的破坏形式进行了分析.利用等效转化原则将混凝土的非线性应力图形转化为等效矩形应力图形计算,在此基础上提出抗弯承载力计算公式.对二次受力情况进行了分析,提出了滞后应变的计算公式.经与试验结果比较,公式计算值与试验值吻合良好.     

体外预应力加固简支钢箱梁的分析

体外预应力加固方法是提高钢梁承载能力、改善其受力性能的一种简单易行的方法。本文对体外预应力加固简支实腹钢梁时体外预应力筋的线形布置、预应力损失以及内力增量的计算和体外预应力筋截面面积的确定进行了分析,并且对加固后钢梁的设计计算进行了研究。     

无黏结预应力连续梁次弯矩演化及弯矩调幅

完成4根无黏结预应力混凝土两跨连续梁受力全过程试验,对支座反力及控制截面弯矩重分布程度进行分析.运用非线性阶段的预应力次弯矩定义,将非线性阶段连续梁总弯矩分解成次弯矩和荷载弯矩.研究加载全过程次弯矩和荷载弯矩的演化规律,提出了对初始次弯矩和弹性荷载弯矩分别调幅的无黏结预应力混凝土连续梁弯矩调幅公式.采用已有文献中一组试验梁对所提公式的计算精度进行验证.研究结果表明,无黏结预应力连续梁弯矩重分布的原因可以归结为无黏结筋应力的增长以及连续梁各部分割线刚度比值的改变.承载力极限状态下,次弯矩折减系数随中支座综合配筋指数的增大而增大,荷载弯矩调幅系数随其增大而降低.文中弯矩调幅建议公式较已有公式更接近试验结果,可为设计规范中相关条款的制订提供参考.     

简支梁桥体外预应力筋受活载作用的应力变化

利用研发的体外预应力混凝土桥梁结构弹性阶段非线性分析专用程序 ,对几种典型跨径体外预应力混凝土简支梁桥的体外预应力钢束在汽车活载作用下的应力变化进行分析 ,研究了结构跨高比、体外预应力钢束与结构的粘结关系、转向块间距等参数对计算结果的影响 .同时也与相同条件下的传统体内预应力结构的预应力钢束的应力变化幅度进行比较 .这项研究是体外预应力钢束体系疲劳评价研究的一部分     

纤维布加固无粘结预应力梁抗弯试验研究

通过试验对纤维布加固无粘结预应力梁的破坏形态、受力性能、截面应变分布以及挠度变化等进行了研究,主要讨论了加固梁在不同纤维布加固层数、不同加固前预损伤作用和不同加固纤维材料下的性能．试验结果表明：通过粘贴芳纶纤维布、碳纤维布材料都可以有效地提高无粘结预应力梁的受弯极限承载力;当采用多层纤维布加固时,加固梁的受弯极限承载力提高幅度与粘贴纤维布层数的增加呈单调递减的规律;加固前,施加20％、40％对比梁极限承载力预损伤对加固性能影响不大;同层数纤维布加固,芳纶纤维布与碳纤维布加固梁的受力效果相似,受弯极限承载力相近,裂缝开展和刚度变化存在差异．在试验研究的基础上,通过有限元软件ABAQUS进行了模拟计算研究,模拟结果表明,ABAQUS可以真实反映纤维布加固无粘结预应力梁的整个受力过程,模拟值与试验值吻合较好．最后根据试验以及数学模拟中反映出的规律,建立了纤维布加固无粘结预应力梁极限抗弯承载力的实用理论公式,理论计算结果与试验结果符合较好．     

无粘结预应力混凝土桥梁的有限元分析

本文详细介绍了有限元程序Abaqus对桥梁体内无粘结预应力及体外预应力的建模过程,并且通过实例验证了Abaqus在桥梁无粘结预应力的有限元分析中的可靠性.     

三道湖中桥无粘结预应力混凝土主梁设计

对直线配索无粘结预应力混凝土梁截面应变进行了分析,根据极限状态下截面受压边缘混凝土应变分布形式及无粘结预应力钢束高度处的混凝土应变分析,得出无粘结预应力钢束极限应力增量的积分表达式,编制了计算程序进行求解,并与21片两集中力三分点加载实验梁的实验结果进行了对比,结果较为吻合;不计梁体弹性区段的混凝土应变时,极限应力增量计算值减少7.5～15.1MPa,占极限应力增量的1.9%～4.5%,可偏安全地予以忽略.根据理论和实验结果,对标准跨径25m的三道湖中桥上部结构预应力混凝土箱形主梁进行了设计.     

单调荷载下体外预应力钢-混凝土组合梁的受力性能

基于3根模型梁试件的单调静力试验,对体外预应力钢-混凝土组合梁的受力性能进行了研究.研究表明:施加体外预应力可以有效提高组合梁的抗弯承载力,但试件的延性有所降低;试件纯弯段截面应变分布符合平截面假定;增大栓钉间距可以提高试件的极限变形能力,但对其抗弯承载力的影响不大;试件的抗剪连接程度越低,达到极限荷载时栓钉滑移值越大.结合试验并通过有限元建模,分析了混凝土强度等级、有效预应力、预应力筋线型、栓钉间距等对体外预应力组合梁受力性能的影响.最后,在考虑了预应力筋作用的基础上,提出了体外预应力组合梁抗弯承载力的简化计算方法,该方法可为体外预应力组合梁的设计计算提供参考.     

无粘结部分预应力混凝土梁极限状态可靠度分析

通过分析影响无粘结部分预应力混凝土梁极限状态性能的主要因素，采用已收集到的１０６根梁的试验数据，并充分考虑各参数的不定性，对无粘结部分预应力混凝土梁的极限强度进行了可靠度分析，给出了计算无粘结筋极限应力增量与梁的极限强度设计建议公式。     

有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪承载力试验研究

为揭示有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪性能,通过11根预应力超高强混凝土梁和4根预应力普通混凝土梁受剪性能试验,对比分析了不同参数对试验梁的破坏形态、荷载-挠度曲线、承载能力和钢筋应变的影响.结果表明:预应力超高强混凝土梁的破坏形态与预应力普通混凝土梁相似,且预应力超高强混凝土梁具有更好的刚度、承载能力和剪切延性.增大剪跨比和箍筋间距均可降低极限承载力,另外,当预应力度大于0.34时,提高预应力度对极限承载力才有积极贡献.建立了有腹筋预应力超高强混凝土梁斜截面受剪承载力的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好.此外,利用现行规范(GB 50010-2010)计算有腹筋预应力超高强混凝土梁受剪承载力的计算结果离散性较大,计算结果不稳定.     

多点锚固体外无粘结CFRP预应力加固RC梁的抗弯性能

在梁侧或梁底用波形齿横向张拉CFRP片材并锚固的体外预应力加固混凝土结构技术,对3根完全相同的7m跨T形截面梁进行加固:其中2根梁侧面加固;1根梁底部加固。试验表明:多点锚固体外无粘结CFRP预应力可以依据构件的弯矩来调整各段的加固量从而更有效的利用CFRP材料的高强性能;梁底与梁侧加固对提高构件的抗弯刚度差别不大;波形齿能彻底解决预应力CFRP片材的锚固问题。以该3根加固梁的试验结果为基础,提出了梁体极限状态下塑性绞区长度的体外无粘结预应力碳纤维加固受弯构件的抗弯承载力公式,以及考虑二次效应的有效惯性矩法的挠曲变形的计算公式,通过与试验值的对比分析可知,所提出的方法可供设计参考使用。     

无粘结预应力混凝土连续梁的试验研究

探讨无粘结预应力混凝土连续梁的受力性能，进行纯无粘结与部分预应力无粘结两跨连续梁的比较试验，分析了无粘结连续梁的变形，无粘结预应力筋极限应力增量，开裂弯矩，极限抗弯承载力以及裂缝分布与塑性铰的形成等问题。