体外预应力混凝土梁刚度和裂缝计算研究

对体外预应力混凝土梁的使用性能进行研究,探讨其刚度和裂缝的计算方法。考虑到体外索对构件刚度和控制裂缝的贡献较相同数量的有粘结筋小的特点,参照相关文献,提出体外索等效折减系数为0.20,从而实现体外预应力与有粘结预应力混凝土梁刚度和裂缝计算公式的统一。试验结果表明,运用该方法计算体外预应力混凝土梁的刚度和裂缝与试验结果吻合良好。     

体外预应力混凝土梁受剪承载力计算方法研究

为研究体外预应力对混凝土梁受剪承载力提高的作用机理和体外预应力混凝土梁受剪承载力计算方法,分析钢筋混凝土梁和体外预应力混凝土梁微元体受力特点的区别,探讨体外预应力对受剪性能影响的机理,求解体外预应力对混凝土和箍筋抗剪贡献的提高系数,得到体外预应力混凝土梁受剪承载力理论计算式。采用已有体外预应力混凝土梁剪切破坏的试验数据对理论计算式进行验证,并与各国规范计算结果进行对比。结果表明,理论计算式得到的受剪承载力计算值与试验值的比值均值为0.950,标准差为0.125,提出的计算式可较好地预测体外预应力混凝土梁的受剪承载力,并可以考虑梁的几何尺寸、剪跨比、预应力筋弯起角度、纵筋率、配箍率、纵筋及腹筋屈服强度、混凝土强度等影响因素。     

体外预应力混凝土梁的预应力筋应力增量研究

为了推广体外预应力技术在混凝土结构,特别是在低强度混凝土梁加固中的应用,对12根体外预应力加固混凝土梁展开静载试验。结合模型梁抗弯性能的试验研究,重点分析预应力筋应力增量对抗弯承载力计算的影响。研究成果表明:预应力筋应力增量是影响体外预应力混凝土梁抗弯承载力计算精度的主要因素,试验结果表明,JGJ/T 92—2004《无粘结预应力混凝土结构技术规程》中关于体外预应力应力增量值100 MPa明显偏低,建议修订为170 MPa。     

体外预应力混凝土梁的极限强度分析

通过梁截面的应力-应变关系,在分析体外预应力混凝土梁整体变形的基础上,得到了极限状态下体外预应力钢筋的极限应力和混凝土梁的极限抗弯强度。将体外预应力钢筋应力的增加看作是作用在梁上等效荷载的增加,因此可以考虑不同的外荷载形式(包括对称荷载和不对称荷载)、不同的截面形式以及不同的体外预应力钢筋布置形式对梁极限状态的影响。计算结果与已有试验结果吻合良好。     

体外预应力在混凝土叠合梁抗震加固中的应用研究

以泰山凤凰城娱乐中心结构改造为例,介绍了体外预应力在工程加固中的应用。在体外预应力混凝土叠合梁现场加载实验和理论分析基础上,结合无黏结预应力混凝土梁已有的研究成果,同时考虑混凝土叠合构件的二阶段受力特性,给出了体外预应力混凝土叠合梁变形及最大裂缝宽度计算方法。通过与现场实验结果对比,表明该公式计算精度较高,可用于指导同类工程的加固设计。     

体外预应力筋极限应力增量的理论分析与试验研究

为研究体外预应力梁受弯破坏过程的力学性能及体外预应力筋极限应力增量,对比分析了各国规范关于体外预应力筋应力增量的计算方法,设计并完成了2根体外预应力波形钢腹板简支组合梁的抗弯承载力试验,编制了非线性全过程分析程序对2根梁进行了分析;以跨高比为主要变量,考虑混凝土强度、截面配筋状况、体外预应力筋有效预应力等因素,以平截面假定为基础,根据极限状态时梁截面内力平衡条件,通过增大受压区混凝土面积建立了体外预应力筋极限应力增量的简化计算公式,并用搜集到的19根试验梁数据对该计算公式加以验证。结果表明:体外预应力组合梁受弯破坏全过程与体内预应力梁基本类似,但是梁破坏时体外预应力筋还未进入屈服阶段,利用各规范公式计算的体外预应力筋极限应力增量比试验值小很多,与试验梁普通受拉钢筋屈服时的体外预应力筋应力增量相当;体外预应力筋的极限应力增量与跨中挠度近似呈直线关系;计算结果与试验结果吻合良好,该公式具有一定的参考价值。     

体外预应力混凝土梁弯曲性能分析

体外预应力混凝土技术已被广泛地应用于各种结构工程及对既有结构进行加固中。本文通过十片体外预应力混凝土梁的试验,建立了体外预应力混凝土梁受弯条件下全过程非线性分析的计算方法和计算机程序。计算结果表明,该计算方法可以较好地反映此类梁在受弯条件下的规律,为进一步深入研究体外预应力混凝土结构提供了理论分析的依据。同时,采用体外预应力技术对一座铁路桥进行了加固。     

体外预应力混凝土简支梁抗剪承载力计算方法

将已进行的13根整体式和14根节段式(胶接缝和干接缝)体外预应力混凝土简支模型梁剪切性能模型试验成果,作为建立抗剪承载力简化计算方法的基础资料。根据模型梁剪切性能试验的研究结果,以施工方法(整体式和节段式)、剪跨比、配箍率、接缝类型、体内外预应力筋配比等为参数建立斜截面抗剪承载力的回归计算公式,基于混凝土双轴强度理论和接缝截面极限平衡条件推导接缝截面抗剪承载力计算公式,利用试验数据对计算公式进行验证。按照我国公路桥梁设计可靠度水平和现行规范的要求对计算公式进行修正,提出可用于体外预应力混凝土梁截面抗剪承载力设计的简化计算方法。研究表明,简化计算方法能有效反映体外预应力混凝土梁剪切破坏特点和各主要因素对抗剪承载力的影响规律。     

体外预应力加固低强度混凝土梁的裂缝计算分析

体外预应力加固法由于其特有的优点,得到了越来越多的应用,通过对5根低强度钢筋混凝土梁的预应力加固技术的试验研究、分析与整理的基础上,提出了低强度混凝土梁采用体外预应力方法加同的裂缝变形计算的理论和方法,为该方面进一步发展提供了一些参考。     

FRP筋体外预应力混凝土梁的极限强度分析

通过梁截面的应力—应变关系,在分析体外预应力混凝土梁整体变形的基础上,得到了极限状态下体外预应力FRP筋的极限应力和混凝土梁的极限抗弯强度。本文将体外预应力FRP筋应力的增加看作是作用在梁上等效荷载的增加,因此可以考虑不同的外荷载形式(包括对称荷载和不对称荷载)、不同的截面形式以及不同的体外预应力FRP筋布置对梁极限状态的影响。计算结果与已有试验结果吻合良好。     

体外预应力筋极限应力和有效高度计算方法

为了建立体外预应力混凝土梁抗弯承载力简化计算方法,通过系列模型试验形成体外预应力筋极限应力和有效高度的基础数据;基于试验验证的非线性有限元计算方法,分析试验加载方式与我国桥梁规范设计荷载的差异以形成相应的修正系数;根据试验结果分析体外预应力筋极限应力和有效高度随试验参数的变化规律,研究有效高度变化产生的抗弯承载力的二次效应;基于上述分析结果,采用施工方法、跨高比、体内受拉钢筋配比等参数,建立体外预应力筋极限应力和有效高度的回归计算公式,并通过试验数据进行验证;最后按照我国公路桥梁设计可靠度水平和现行规范要求对计算公式进行修正,提出体外预应力筋极限应力和有效高度计算方法。该计算方法能较有效的反映各主要因素对体外预应力筋极限应力和有效高度的影响规律。     

体内外预应力混合配索桥梁设计中分阶段预应力配置设计

体内外预应力筋混合配索的桥梁设计方案,可利用体内索承担悬臂浇注施工荷载,又可利用体外索承担二期恒载和使用阶段荷载,并可发挥体外预应力筋在使用阶段易于检测与更换的优点。但在预应力筋混合配索中,不同的配索方案会导致体内体外预应力的布置和用量存在差异,也决定桥梁的应力状态。本文以实际工程为背景,以体内索承担施工阶段荷载,体外索承担二期恒载和使用荷载为原则,完成了施工过程中的不同配索优化,重点介绍了不同体内预应力索的设置方案,以及相应的体外预应力索的设计,确定了最终的桥梁设计方案与桥梁应力状态。相关设计过程可为类似混合配索的预应力连续梁或连续刚构桥提供参考。     

钢-混凝土组合梁体外预应力筋极限应力研究

对国内外有关钢 混凝土组合梁体外预应力筋极限应力的研究成果进行了较为系统的综述。根据近期完成的 4根体外预应力钢 混凝土组合梁单调全过程试验 ,提出了体外预应力筋预应力损失的设计建议。基于虚功原理和变形协调条件分别推导了体外预应力筋弹性增量和极限应力的计算公式 ,在此基础上建立了体外预应力钢 混凝土组合梁抗弯承载力的计算公式 ,并编制了计算程序 ,程序计算值与试验结果吻合良好     

体外预应力节段预制试验梁力学性能数值分析

提出一种有限元模型,用于体外预应力节段预制试验梁力学性能数值分析。该有限元模型用ANSYS通用分析软件中的SOLID65单元建立试验梁的3D实体模型,以接触单元模拟节段之间的干接缝,用节点耦合法实现体外预应力束与混凝土梁之间的连接。考虑混凝土材料非线性和几何非线性,通过数值模拟分析揭示试验梁的结构行为、混凝土接缝处的应力变化规律和裂缝张开情况。该有限元模型研究了预应力配束形式、体外预应力二次效应和转向处滑移对试验梁弯曲力学性能的影响。数值分析揭示了在荷载300kN以前,节段接缝处于受压状态;在300kN以后,裂缝张开是影响试验梁力学性能的主要因素。研究结果可用于预制节段桥梁的设计。     

体外预应力加固钢筋混凝土框架结构试验研究

文章对4榀单跨钢筋混凝土框架进行了试验。在试验中对框架进行了体外预应力加固并施加以竖向荷载和水平反复行载：分析、比较了加固前后框架结构的承载能力、内力分布和钢筋应力，并着重研究了加固力筋在各种荷载作用下的应力变化。     

体外预应力钢束在汽车活载作用下的应力变幅分析

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梁桥的体外预应力钢束在汽车活载作用下的应力变幅进行分析。研究了简支梁中结构跨高比、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 ,以及连续梁中施工方案、体内钢束和体外钢束的配束比例、连续跨个数和钢束布置形式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。     

体外预应力加固钢筋混凝土连续梁的试验研究

通过6片体外预应力加固钢筋混凝土连续梁试验研究,以内支座相对受压区高度和预应力配筋指标为参数,得到了加固梁的变形和体外筋应力增长规律,加固梁的跨中变形与体外筋的应力增长主要分为三个阶段,且二者具有较好的相关性,加固梁在极限荷载下的内力重分布比较充分。     

折线形CFRP束体外预应力使用性能与评价

对国内首座CFRP体外预应力公路桥梁进行施工监测和荷载试验。试验结果表明:张拉CFRP体外束能有效闭合主梁落架产生的裂缝,改善主梁受力。各荷载试验工况下,CFRP体外索实测索力增量同理论计算值相符,主梁应变呈线性变化,主梁和CFRP体外索表现出良好的协同工作性能。转向块处索体完好,且未出现磨损现象;锚具工作正常,未发现异常;另外索体无支撑长度较短,自由段索体无振动现象。试验表明:采用折线布置方案的CFRP体外预应力束安全可靠。     

体外预应力混凝土连续梁弯曲性能试验研究

为了研究体外预应力混凝土连续梁的弯曲性能、极限受力状态及内力重分布规律,以施工方法和体内外预应力筋配比为参数,对1根整体式(体内外配筋)和2根节段式(体内外配筋和全体外配筋)体外预应力混凝土连续梁进行了模型试验。通过试验数据分析,得到了模型梁挠度、混凝土应变、体外预应力筋应力与有效高度随荷载变化规律,以及混凝土裂缝发展与分布情况。结果表明:整体式梁的混凝土极限压应变和挠度最大、延性较好但体外预应力筋有效高度减少最大,节段式体内外预应力梁的体外预应力筋极限应力最大,节段式全体外预应力梁的混凝土极限压应变和挠度最小、延性较差、体外预应力筋极限应力及有效高度减少也最小。节段式梁的裂缝主要集中在接缝位置、无斜裂缝,接缝位置的塑性变形使内力重分布更充分。整体式梁内力重分布的区域集中而节段式全体外预应力梁的范围较大,各梁控制截面弯矩增、减幅值不超过10%。     

体外预应力加固配筋混凝土梁的变形控制

采用等效荷载模拟对体外预应力加固配筋混凝土梁进行使用性能分析,随荷载的增加,体外预应力的等效荷载也相应增大。根据受弯构件极限荷载下体外预应力增量,建议使用荷载下相应的预应力增量,在此基础上即可按既有的变形计算方法分析加固构件的变形。