大跨度钢管混凝土拱桥钢管初应力的释放转移

为了提高大跨度钢管混凝土拱桥主拱受力性能,提出了钢管初应力释放转移的新思路:在混凝土灌注前对钢管采取脱粘措施,混凝土灌注完成达到强度后,将钢管"切断",使钢管初应力转移至核心混凝土,然后将钢管重连,使钢管与混凝土共同承担后续荷载。采用有限元方法按以上思路对1座单圆管钢管混凝土拱桥和1座桁架式钢管混凝土拱桥进行了桥例分析。研究结果表明,如果不计钢管与混凝土之间的摩擦,钢管"切断"后,钢管初应力能够有效地释放转移至核心混凝土;钢管初应力释放转移后,与原设计相比,在成桥状态下拱肋钢管应力大幅降低,对于本桁架式桥例最大应力降低幅度为14.5%;管内混凝土应力大幅提升,但并未超过考虑套箍效应后的混凝土抗压强度。证明该方法能够显著提高大跨度钢管混凝土拱桥拱肋截面的组合效率,改善主拱的受力性能。     

钢管混凝土界面法向粘结强度试验研究

为研究钢管混凝土界面之间的脱粘问题,采用了对拉法和弯拉法进行了钢与混凝土法向粘结力测试,通过对试验方法和结果的分析得到了界面粘结强度值,在此基础上,进行了温度变化和核心混凝土收缩作用下的钢管混凝土截面的脱粘分析。分析表明,弯拉法是一种较好的钢与混凝土法向粘结力测试方法;混凝土强度对粘结强度没有明显的影响,钢板的表面状况对粘结强度有一定的影响,表面锈蚀的粘结强度大于表面光滑的;通过对弯拉法试验结果的分析得到钢与混凝土的法向粘结强度为0.86 MPa;在温度变化、收缩等作用下,钢管混凝土拱肋界面极易发生脱粘。首次进行了钢与混凝土法向粘结强度试验,试验的方法和结果可以为钢管混凝土拱脱粘问题的研究提供参考,促进钢管混凝土拱桥的工程应用。     

钢管混凝土界面粘结滑移性能

钢管混凝土界面粘结滑移性能的研究对于完善钢管混凝土设计理论和有限元分析模型具有重要意义。对钢管混凝土界面粘结滑移特点和研究现状进行了阐述,介绍了推出和推离两种试验研究方法以及国内外采用两种方法对钢管混凝土界面粘结强度的试验研究成果,总结比较了混凝土强度、钢管截面形状、钢管内表面状况及钢管混凝土构件受力状态对粘结强度的影响。针对钢管混凝土粘结滑移研究中存在的问题,着重分析了混凝土强度、收缩徐变、温度及构件受力状态等影响,并提出了钢管混凝土界面抗剪粘结力的组成、构件复杂受力状态下粘结性能、粘结滑移本构关系等需进一步研究的内容。     

钢管混凝土界面抗剪粘结滑移力学性能试验

为探讨钢管混凝土界面抗剪粘结滑移性能,研究钢管混凝土界面应力分布规律,确定界面抗剪粘结应力和粘结滑移本构关系,进行了方、圆钢管混凝土试件的纵向抗剪粘结性能试验研究,试验结果表明:钢管纵向应变沿长度方向基本成呈三角形分布,粘结应力沿钢管混凝土界面均匀分布;方、圆钢管混凝土界面粘结—滑移曲线具有相似的变化规律,圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度较方钢管混凝土要大,基于试验结果,提出了平均粘结应力和相对滑移的本构关系。分析比较了钢管混凝土界面粘接性能的主要影响因素,粘结强度受混凝土强度的影响不明显;随混凝土龄期的增大而略有增大;随钢管长径比的增大而增大;随钢管径厚比(宽厚比)的增大而减小。     

方钢管再生混凝土界面粘结性能试验

对8根钢管再生混凝土柱界面粘结性能进行研究,探讨再生骨料取代率及再生混凝土强度对钢管再生混凝土界面粘结性能的影响.结果表明:钢管再生混凝土荷载-滑移曲线大致经历无滑移阶段、应力上升段、应力下降段等3个阶段,不同再生骨料取代率的钢管再生混凝土荷载-滑移曲线具有类似的特征;再生骨料的取代率对钢管与再生混凝土界面粘结强度影响显著,再生骨料取代率越高,界面粘结强度越低;再生混凝土强度对钢管再生混凝土强度有一定影响,随着再生混凝土强度提升,粘结强度逐渐增加,但增幅逐渐降低.     

钢-混界面法向粘结强度测定及统计分析

近年来钢管混凝土的径向脱粘(简称"脱粘")问题成为研究人员关注的一个问题。脱粘往往因管内混凝土收缩或外围温度作用导致界面法向拉应力超过粘结强度引起,在实际结构中后者是主因。但目前在研究钢管混凝土脱粘问题时,对钢-混界面法向粘结强度的取值尚缺统一的认识,为此,本研究通过试验测定了钢-混界面的法向粘结强度,研究了混凝土强度等级和养护条件这两个因素的影响,并据此通过统计分析给出了粘结强度的统计量及回归公式。     

方钢管再生混凝土粘结滑移性能试验研究

为了研究方钢管再生混凝土的界面粘结滑移性能,利用废弃混凝土作为再生粗骨料制作了10根方钢管再生混凝土短柱试件,并对其进行推出试验研究,试验中考虑了混凝土强度等级、埋置长度和再生粗骨料取代率3个变化参数的影响,获取了方钢管和再生混凝土界面之间的荷载—滑移曲线,分析了各变化参数对起滑粘结强度和极限粘结强度的影响。研究结果表明:方钢管再生混凝土荷载—滑移曲线大致经历了4个阶段,即无滑移阶段、应力上升阶段、应力突变阶段及应力下降阶段;取代率对起滑粘结强度和极限粘结强度的影响较小,但埋置长度较小试件的起滑和极限粘结强度比埋置长度较大试件的大;混凝土强度对其二者影响较大。     

钢管混凝土拱桥初应力度调查与分析

在收集已建钢管混凝土拱桥资料的基础上,探讨初应力取值问题,分析此类型桥梁的初应力度范围. 同时,研究钢管混凝土拱桥的初应力度与跨径、截面形式、矢跨比、钢材类型、混凝土延米重等的相关关系. 调查表明,跨径和截面形式是影响钢管混凝土拱桥初应力度的主要因素,跨径增加、初应力增大,且以桁式拱桥的初应力最大、单圆管截面的最小. 不过,相同跨径下单圆管截面的初应力最大、桁式截面的最小. 最后,给出以跨径和截面形式为参数的初应力度简便计算方法,为钢管混凝土拱桥初应力问题的研究提供参考.     

型钢外包活性粉末混凝土(RPC)界面粘结性能研究

进行了6个试件的型钢外包活性粉末混凝土(RPC)短柱推出试验,分析了活性粉末混凝土(RPC)与型钢界面的破坏过程和粘结机理,得出了沿锚固长度方向粘结应力的分布规律,提出了界面粘结强度的计算方法,探讨了影响粘结性能的主要因素,基于试验结果给出了型钢外包活性粉末混凝土(RPC)界面极限粘结力的计算公式且计算结果与试验结果吻合良好。研究成果为型钢外包活性粉末混凝土(RPC)结构计算理论建立以及有限元分析提供了试验依据。     

方钢管混凝土粘结强度的计算方法

本文通过对国内外有关方钢管混凝土粘结滑移试验所得结论的概括总结,介绍了方钢管混凝土的粘结机理和影响粘结强度的主要因素,得出了了钢管内部应力状况并依据试验推导了方钢管混凝土中粘结强度的线性回归公式。     

钢管初始应力对大跨径钢管混凝土拱桥稳定承载力的影响

在钢管混凝土拱桥施工过程中,采用不同施工方法合拢成拱,然后再向管内灌注混凝土,钢管中就产生了较大的初始应力．利用初始应力钢管混凝土的本构关系,分析钢管混凝土拱桥稳定承载力影响程度．计算结果表明,钢管初始应力的存在降低了钢管混凝土拱桥稳定承载能力,且不同的荷载工况影响程度不同．分析大跨度钢管混凝土拱桥稳定承载力时,应考虑钢管初始应力问题．     

BFRP与混凝土有效粘结长度的试验

通过27个混凝土与玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)的粘结试件的单剪试验,考察树脂种类、混凝土强度、粘结长度等因素对粘结性能的影响.通过描述粘结界面破坏形态,测量BFRP与混凝土界面的应变分布规律,分析界面粘结应力的分布规律.结果表明,当混凝土强度在C20～C40的强度等级范围内,随着混凝土强度等级的提高,有效粘结长度稍微有所减少,可以确定为80 mm.     

钢管混凝土中钢与混凝土粘结问题分析

组成钢管混凝土的钢管和混凝土之间的粘结强度是工程界较为关心的问题之一。本文着重分析了国内外钢管混凝土粘结强度的研究现状,并对国内外有关研究成果进行了总结、分析和比较。对影响粘结强度的因素及钢管混凝土粘结强度、粘结滑移本构关系中目前存在的问题进行了综合分析和比较,为进一步研究粘结强度对钢管混凝土强度和变形能力的影响及钢管混凝土中混凝土的施工质量控制创造了一定的条件。     

钢管混凝土拱桥温度应力数值分析

以钢管混凝土拱桥的温度应力为分析对象,编制了钢管混凝土构件截面热传导差分计算程序．在此基础上,编制求解钢管混凝土拱肋温度应力的有限元程序,定性分析了钢管混凝土拱桥的温度特性．     

初应力对钢管混凝土叠合柱轴压性能影响

为分析作用于钢管混凝土上的初应力对叠合柱轴压性能影响,该文对受初应力作用的叠合柱进行了有限元模拟。结合有限元模型,分析了不同截面尺寸、钢材及混凝土强度等参数下,初应力对叠合柱轴压承载力的影响规律。结果表明:初应力使得叠合柱荷载—变形曲线后移,轴力集中于钢管混凝土,轴压承载力上升;初应力系数和钢管内外混凝土强度比对其承载力影响显著。在参数分析的基础上,提出了以初应力系数、内外混凝土强度比、约束效应系数为参数,考虑组合作用的初应力叠合短柱极限承载力计算公式。     

基于加速度传感器钢管混凝土拱肋界面脱空的定性识别

论述了拱肋混凝土和钢管的脱空会导致钢管混凝土拱桥承载力降低,同时界面脱空的位置和程度是无法通过外观检查确定,因而存在很大的隐患．现役几百座钢管混凝土拱桥尚无有效界面脱空监测技术．通过以界面脱空处的钢管局部振动为对象,采用振动测试方法,以分布式加速度传感器列阵采集信号,对界面脱空进行定性识别．     

钢管混凝土桁架弦杆界面传力特性分析

文章采用有限元建模方法分析钢管与混凝土的界面传力特性，以揭示钢管混凝土桁架弦杆工作机理；将钢管与混凝土界面状态分为绑定(即界面抗剪刚度无穷大)、光滑(即界面抗剪刚度无穷小)和黏性接触(即界面抗剪刚度有限),分析钢管混凝土桁架节间内受压上弦杆、受拉下弦杆钢管与混凝土的轴向应力、界面剪切应力及剪力传递长度。结果表明：不同界面状态下钢管轴向应力、界面剪切应力差异较大；黏性接触最接近钢管与混凝土界面真实工作状态，弹性工作状态下，剪力传递长度保持为常数，与轴力无关；剪力传递长度范围内钢管和混凝土轴向应力、界面剪切应力沿桁架节间长度方向呈指数函数分布，剪力传递长度范围外钢管、混凝土轴向应力保持不变。研究结果可为钢管混凝土桁架桥强度、刚度计算及节点构造设计提供依据。     

粘结长度对CFRP-C60混凝土界面性能的影响

通过自行设计的加载装置,采用双面剪切试验法研究了粘结长度对碳纤维增强复合材料(CFRP)-C60高强混凝土界面性能的影响,并提出了最小粘结长度的概念和有效粘结长度模型.结果表明:随粘结长度的增大,试件破坏时的极限荷载和极限位移均显著增加,但初始剥离荷载和初始剥离位移都没有明显的变化;随着荷载的增加,应力的传递区域不断向前推进,同时应力传递区域的长度也不断增加,即应力传递区域呈现动态变化;C60混凝土的最小粘结长度大约为有效粘结长度的2倍,只有当粘结长度大于最小粘结长度时才可充分发挥粘结界面的承载力,提高界面延性.     

钢管混凝土主拱肋承载力计算方法的评定

目前国内钢管混凝土拱桥设计、钢管混凝土拱肋承载力的评定,大多采用容许应力法进行强度验算。该文对应用此方法和其它钢管混凝土理论作了对比分析、讨论,通过对轴心受压、偏心受压承载力的计算,对三种计算方法的结果进行了讨论。     

初始应力对钢管混凝土拱桥面内极限承载能力的影响

通过引入存在初始应力的钢管混凝土本构关系,研究了初始应力对钢管混凝土拱桥面内极限承载能力的影响．编制了能同时考虑几何非线性和材料非线性的有限元程序,并用此程序计算得出了无初始应力和存在初始应力情况下拱结构的荷载-位移曲线．结果表明初始应力对钢管混凝土拱桥的面内极限荷载值的大小影响较小,但对拱的变形影响较大,初始应力的存在增加了拱结构的塑性性能．可为进一步研究初始应力对钢管混凝土拱桥受力性能的影响提供参考．