拉压杆模型在预应力缺陷桥梁中的应用研究

混凝土梁桥的设计计算中,国际工程界趋向于将结构划分为B区和D区分别对待。B区（Beam或Bemoulli）指截面应变分布基本符合平截面假定的结构区域,截面应力状态可以通过内力得出在未开裂时,     

成排侧开圆孔受弯构件的应力简化和刚度等效

对侧向成排开设圆孔的矩形截面受弯构件的平面进行有限元分析, 发现各截面应变分布不符合经典的平截面假定, 但对于截面纵向伸缩或一段构件长度上的平均应变, 平截面假定仍然适用;邻孔之间的中央实心截面(墩心截面)上弯曲正应力分布不满足线性关系, 其高度中部存在近零应力区段, 而其上、下两部分的应力接近于线性分布. 在此基础上, 提出基于位移有限元解按经典梁刚度定义计算开孔梁等效抗弯刚度的方法, 得到相应的刚度折减系数表;提出墩心截面应力分布三折线简化假定, 建立相应的截面弯矩-边缘应力-受力区高度关系式, 并根据数值分析结果拟合得到受力区高度与孔径、孔距的相关方程. 计算结果表明, 该应力计算近似方法简便、实用, 计算精度较高.     

活性粉末混凝土(RPC)预应力叠合梁受弯性能研究

为研究活性粉末混凝土(RPC)材料的结构性能,设计了三根活性粉末混凝土无粘结预应力叠合梁,对其受弯性能进行了研究,得到了关于截面应变分布、钢绞线应力增量、中点挠度等有效的试验数据以及试验梁的裂缝分布和破坏特征．试验结果表明,RPC叠合梁的截面应变符合平截面假定;裂缝分布仍然具有明显的纯无粘结预应力梁的裂缝分布特征;荷载-挠度曲线为两直线段形状,且有效预应力越大,试验梁延性越差,破坏时挠度越小,荷载-预应力增量曲线形状与荷载-挠度曲线形状相似,呈两直线段．文中还建立了试验梁的开裂弯矩和刚度计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好．     

钢混凝土组合桥面板负弯矩区裂缝宽度计算

制作了5个组合桥面板试件并进行负弯矩加载试验,结果发现组合桥面板在混凝土开裂后截面内钢筋、钢板的应变不符合平截面假定,钢筋应变明显大于按照平截面假定求得的计算值.理论推导了组合桥面板混凝土开裂后截面钢筋应力的计算公式,并与试验结果对比,计算值与实测值吻合较好.对不同的混凝土裂缝宽度计算方法进行对比发现:采用本文推荐的钢筋应力公式,并使用公预规提出的混凝土裂缝宽度计算公式按照偏心受拉构件计算,得到的结果与实测值吻合较好.     

BFRP加固钢筋混凝土梁受弯开裂荷载试验及计算分析

为了研究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)加固单筋矩形截面钢筋混凝土(RC)梁的开裂荷载,设置5根加固RC梁和1根普通RC梁进行开裂荷载试验,对开裂荷载、跨中挠度、钢筋及纤维布的应变、跨中截面沿高度方向的应变分布等进行分析;考虑BFRP、受拉钢筋及混凝土的协同受力作用,通过建立力学模型,提出一种BFRP加固单筋矩形截面RC梁受弯开裂荷载的计算方法,并将计算值与试验结果进行对比。结果表明:采用不同BFRP布层数和不同加固方式对RC梁加固,可以使其抗裂性能得到一定程度的改善,开裂荷载平均增幅在10%以上;加固RC梁和基准梁在达到开裂荷载时,跨中挠度不超过净跨度的0.05%,荷载-挠度曲线的变化规律也基本相同;钢筋的应变在开裂后增大较快,而纤维布的荷载-应变曲线在开裂前、后的变化规律差异不明显;加固前、后和开裂前、后的RC梁跨中截面沿高度方向的应变分布近似满足平截面假定;根据提出的BFRP加固单筋矩形截面RC梁受弯开裂荷载的计算方法所得计算值与试验结果吻合良好。     

SRHSHPC梁受弯性能试验及承载力研究

为了研究型钢高强高性能混凝土(SRHSHPC)梁的正截面承载力,对7榀不同跨度、剪跨比、含钢率及混凝土强度的型钢高强高性能混凝土梁进行了抗弯试验,分析了型钢高强高性能混凝土梁的破坏机理、粘结滑移、截面应力—应变以及荷载—挠度曲线等。试验结果表明:在加载初期,梁截面高度平均应变符合平截面假定,但到后期则不能很好地符合;型钢高强高性能混凝土梁受力过程中,型钢与混凝土界面有可能成为构件破坏的薄弱区而引发构件的不同破坏形态。最后,通过引入粘结滑移影响系数和截面对称性影响系数,提出了型钢高强高性能混凝土梁正截面承载力计算公式,其计算结果和试验结果吻合较好,可为相关设计提供参考。     

钢筋混凝土筒中筒结构裙深梁受力分析与设计

通过对钢筋混凝土筒中筒结构概念设计的探讨及裙深梁与普通深梁的对比分析,指出了高层建筑混凝土结构技术规程中相关规定的不合理之处;指出了钢筋混凝土筒体结构裙深梁主要承受节点荷载不同于普通深梁的节间荷载,且其截面应变基本符合平截面假定;最后还提出了对筒中筒裙深梁设计的建议.     

蒸压粉煤灰砖砌体偏心受压性能试验

为了解蒸压粉煤灰砖砌体的偏心受压性能,验证现行规范计算方法的适用性。采用对试件上端施加偏心荷载的方法对36个蒸压粉煤灰实心标准砖和圆形孔KP1型多孔砖砌体偏心受压短柱进行了静力试验,同时利用平截面假定和理想应力应变曲线对偏压承载力进行了理论分析。得到了试件在受力破坏全过程中的特征和形态,并经试验数据回归分析得到偏心受压影响系数公式。试验研究表明:随偏心距增大,开裂荷载和破坏荷载逐渐减小,破坏特征逐步由类似轴压破坏转变为大偏压破坏;大部分试件的偏压承载力试验值高于规范计算值;截面的平均应变分布符合平截面假定;采用的理论分析方法可行,现行规范公式可用于计算该砌体的偏心受压承载力。     

考虑预应力筋拉应变滞后的混凝土梁刚度统一

根据裂缝间钢筋平均应变符合平截面假定,分别考虑预应力筋与非预应力筋处于相同和不同水平位置处,详细推导了裂缝截面处后张有黏结预应力筋的拉应变滞后系数.结合前期完成的刚度计算规范比较结果,借鉴精度较好的刚度计算模式,并通过大量挠度试验数据,提出了考虑预应力筋拉应变滞后特点的混凝土梁刚度计算公式.结果表明:不论对钢筋混凝土梁,还是对各类预应力混凝土梁,该刚度公式计算值与实测值均符合较好,从而将钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁的刚度公式统一起来;特别是对后张有黏结和无黏结预应力混凝土梁,相比现行混凝土结构设计规范刚度公式,该刚度公式计算精度更高,可为规范修订提供参考.     

高应变强化超高性能混凝土T形梁抗弯承载力

为探究配筋高应变强化T形超高性能混凝土(UHPC)梁的抗弯承载力计算方法,对5根梁试件进行了三分点加荷纯弯试验,试件变化参数为配筋率和配筋强度.绘制了钢筋与高应变强化UHPC的荷载-挠度曲线,将T形梁破坏过程分成3个阶段:弹性阶段、裂缝发展阶段、持荷至破坏阶段.与普通混凝土梁不同的是,在高应变强化UHPC梁体达到极限承载力时,受拉区UHPC对抗弯承载力有贡献作用;同时,受压区UHPC应力-应变依然为线性关系.在考虑受拉区UHPC开裂后抗拉强度的基础上,提出了受拉区UHPC等效矩形应力系数,在平截面假定基础上推导出了配筋高应变强化T形UHPC梁抗弯承载力计算公式,并与国外提出的计算方法进行对比,分析各计算方法的准确性.结果表明,所提出方法的计算值与试验值有较高的吻合度,可为配筋高应变强化T形UHPC梁理论分析和设计提供参考.     

新型竹—木—GFRP夹层梁的受弯性能试验

为研究竹—木—GFRP夹层梁的受弯性能,设计以泡桐木作为芯材,竹、GFRP作为面层的夹层梁试件,对夹层梁试件进行了等芯材厚度和等梁高两组四点弯静载试验,得出各试件的破坏现象、破坏荷载并绘制荷载—位移曲线。研究结果表明:竹材部分替代GFRP作为面层的一部分,可降低成本,防止加载点处局部破坏;设置泡桐木纤维沿梁长度方向有利于提高夹层梁的受弯性能;芯材厚度不变的情况下,竹材加固夹层梁有极高的性价比,而使用GFRP面层则能显著提高夹层梁的弯曲刚度;梁高不变的情况下,夹层梁的弯曲刚度、极限荷载分别随竹材与GFRP厚度的增加而增大。竹—木—GFRP夹层梁跨中截面应变分布基本满足平截面假定。换算截面法可作为竹—木—GFRP夹层梁应力计算依据,使用考虑剪切变形的铁木辛柯梁理论计算竹—木—GFRP夹层梁的跨中挠度有着不错的精度。     

AFRP筋混凝土梁受弯承载能力试验研究与理论分析

进行了7根配置芳纶纤维(AFRP)筋或钢绞线的有粘结简支梁受弯承载能力试验,分析了构件的开裂荷载与极限承载能力,考察了平截面假定及AFRP筋灌浆效果.试验研究与理论分析表明:有粘结AFRP筋梁的受载全过程可分为从加载到混凝土开裂,再到非预应力筋屈服,最终达到极限承载力这3个阶段;AFRP筋梁在破坏前的截面转角和变形很大,有明显预兆;AFRP筋梁在开裂前的力学性能与传统混凝土梁没有差别,但其第一类破坏形式(适筋破坏)的极限承载能力计算方法与传统混凝土梁不同.根据截面受力平衡条件和平截面假定推导了该破坏形式的承载力计算方法,且计算值与试验值吻合较好.     

预应力混凝土空心板梁静力荷载试验分析

本文进行了跨径为20m的预应力混凝土空心板静力载荷试验,对梁的整体挠度、梁截面应变以及抗裂性试验数据进行了详细分析。结果表明：（1）该梁的刚度满足设计要求;（2）实测应变沿截面高度呈线形变化,符合平截面假定;应力校验系数为0.562,满足试验规范的要求;（3）在最大级试验荷载作用下,未发现有横向裂缝产生,试验空心板梁满足设计要求。     

在周期荷载作用下,钢筋混凝土构件滞回曲线考虑裂面接触效应的研究

在现行的弯矩-曲率滞回曲线的计算中,有两个关于混凝土的基本假定: (1)混凝土开裂截面再加载时,像未开裂过的截面一样工作。(2)对混凝土受压区采用轴向重复加载的应力-应变关系而不是反复加载的。根据上述假定,在大开裂变形下,计算的弯矩-曲率曲线要出现一个拐点,而它在试验曲线中是没有的。我们发现在再加载时如果考虑了开裂面的局部接触效应,则上述拐点就不再存在。为此,本文提出一个考虑裂面效应的等效应力-应变关系,以代替过去国内外通用的重复加载应力-应变关系,从而使理论与试验结果较好地符合。     

钢纤维增强自应力混凝土连续叠合梁的弯曲性能

基于钢纤维自应力混凝土优异的抗裂性能,将其作为叠合层铺筑于普通混凝土两跨连续T梁翼缘,制成连续叠合梁研究其抗裂性能和整体的弯曲性能.试验表明,钢纤维自应力混凝土叠合层可大幅提高连续叠合T梁支座负弯矩区的开裂荷载和跨中极限挠度,延缓支座处上部裂缝的发展速度,显著改善连续梁的弯曲性能.建立了钢纤维自应力混凝土连续叠合梁开裂荷载的计算方法,并对连续叠合梁的弯曲性能进行了有限元模拟;理论值、试验值与数值模拟结果吻合较好,表明该计算方法可用来计算此类弯曲构件的开裂荷载.     

混凝土受弯构件正截面抗裂弯矩计算

根据平截面假定、材料应力应变关系和静力平衡条件导出混凝土受弯构件正截面抗裂弯矩计算公式．公式计算值与试验结果符合良好．     

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.     

CFRP筋复合增强板加固石梁受力性能有限元分析

采用有限元程序ABAQUS,对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋复合增强板加固石梁的受弯性能进行数值建模.利用已有的荷载-挠度曲线、荷载-CFRP筋应变曲线数据对建立的模型进行可靠性验证,结果表明:有限元模拟结果和试验结果吻合良好.在此基础上,对加固后的石梁进行受力全过程截面应力分析,归纳得出荷载-变形特征曲线.基于平截面假定,提出采用CFRP筋复合增强板加固石梁的受弯承载力计算公式,计算得出的开裂弯矩与试验结果和有限元模拟结果吻合较好.     

TRC板增强钢筋混凝土梁的抗弯性能

基于短切钢纤维增强TRC板具有较强的抗拉性能,可用于提高钢筋混凝土梁的抗弯性能,通过四点弯曲试验研究TRC板增强混凝土梁的工作机理。将TRC板中碳纤维网格层数作为研究参数设计2种增强工况,并建立对比工况,每种工况有2根相同的构件。对各工况构件的荷载-应变关系、荷载-挠度关系、承载力、梁的延性、裂缝开展及破坏模式进行分析。采用平截面假定提出相应的抗弯承载力计算公式。研究结果表明:TRC板能有效提高梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,梁的极限承载力可最大提高33%;TRC板增强钢筋混凝土梁的延性有一定下降;采用抗弯承载力计算公式所得承载力计算值与试验值较吻合。     

平面圆管结构极限上限分析的弹性模量缩减法

为采用梁单元高效准确求解平面圆管结构极限承载力,提出了相应的极限上限分析的弹性模量缩减法。首先利用齐次广义屈服函数定义结构的单元承载比,然后结合弹性模量缩减过程获得逼近结构塑性极限状态的失效模式,同时,基于平截面假设推导了平面圆管截面的弹性应变能与塑性耗散功的计算公式,进而在结构失效模式上构造出平面圆管结构极限上限荷载的迭代计算方法。算例分析表明,平面圆管结构极限上限分析的弹性模量缩减法具有良好的计算精度和效率,其与EPIA误差在7%以内,迭代次数较EPIA减少一半以上,解决了由于梁单元截面各处的等效应变和应力不相同而导致的上限荷载乘子不能直接运用的问题。研究结果可为平面圆管结构的极限分析和安全评估提供参考。