预应力砼箱梁桥腹板斜裂缝影响因素分析

为预防大跨度预应力混凝土箱梁桥腹板斜裂缝的出现，从影响腹板主应力的3含方面：纵向预应力钢筋布置方式、竖向预应力筋的构造形式和腹板厚度的变化方式，进行了研究和探讨．     

连续箱梁腹板斜裂缝分析和防治

连续箱梁采用纵向直线预应力和竖向预应力相结合时，施工方便，采用薄壁腹板可以提高挖空率，减轻结构自重；，但竖向预应力本身很不可靠，过薄的腹板降低了本身的抗剪作用和结构的整体性，腹板截面容易出现斜裂缝，影响结构的使用寿命。在设计和施工中应加以防治。     

部分波形钢腹板箱梁桥受力特性分析

为了分析部分波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥结构的空间力学特性,以24 m+40 m+24 m连续梁桥设计方案为对象,用三维有限元方法分析了在竖向荷载以及预应力作用下的结构应力和变形特性,并与波形钢腹板扩展梁理论进行比较,讨论了扩展梁理论的适用性.在此基础上进一步分析了部分波形钢腹板箱梁桥的力学行为,以及两种腹板过渡区域的传力机理.结果表明,按扩展梁理论设计虽然能够得到精度较好的纵向应力结果,但挠度和剪切应力计算精度有待提高;按腹板承担截面全部竖向剪力的设计方法偏于安全;波形钢腹板箱梁和预应力混凝土腹板箱梁过渡区域的结构传力机理十分复杂,设计时应予慎重分析.     

预应力混凝土梁斜截面抗裂计算方法

根据预应力混凝土梁斜截面开裂时的弯剪斜裂缝形态，分析了斜截面抗裂机理，在钢筋混凝土梁斜截面抗裂理论模式基础上，推导出预应力混凝土梁斜截面抗裂度的理论计算公式。经过合理简化分析，提出了预应力混凝土梁斜截面抗裂度的实用计算公式，并用大量试验资料进行了对比验证。     

PC箱梁腹板竖向预应力扩散效应测试分析

为了研究箱梁腹板在竖向预应力作用下的应力扩散效应,将箱梁腹板视作狭长矩形薄板,以多对力作用在该薄板模拟腹板在竖向预应力作用下的应力场,导出竖向正应力的解析解,并采用最小二乘法原理得其数值解。引入应力均匀度参数λ和应力水平系数κ,计算得相应截面的λ值和κ值,表明λ值和κ值对竖向预应力筋间距s较为敏感;在保证λ值和κ值大于0.95的前提下计算得适合工程精度的腹板竖向预应力扩散角α,并进行多项式拟合。通过实桥测试腹板竖向应力扩散效应,同时采用有限元软件模拟计算,结果表明在竖向预应力筋作用下,腹板应力扩散效应明显,在腹板的上部和下部,两根竖向预应力筋之间存在应力空白区,在腹板中部竖向应力都比较均匀。     

采用焊接箍筋的钢筋混凝土梁斜截面受剪性能试验研究

焊接箍筋具有节约钢材、节约工时、方便施工、可工业化和标准化生产等性能优势,具有良好应用前景.为研究采用焊接箍筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪性能,分别对4个采用焊接箍筋混凝土梁和4个采用传统绑扎箍筋混凝土梁试件的受剪性能试验研究.结合试验研究,考察了焊接箍筋梁和普通绑扎箍筋梁试件裂缝开展过程和梁受剪破坏形态,分析了各试件抗剪承载能力和箍筋应力发展过程.试验研究结果表明在钢筋混凝土梁中以焊接箍筋替代传统绑扎箍筋是作为抗剪箍筋是可行的,主要表现在焊接箍筋混凝土梁与普通箍筋混凝土梁的裂缝开展、变形发展和破坏形态基本相同,并且焊接箍筋混凝土梁的极限抗剪承载力略高于普通箍筋混凝土梁.另外,经对比分析,焊接箍筋混凝土梁斜截面受剪承载能力稍高于现行规范建议的钢筋混凝土梁斜截面承载能力计算公式的计算结果.本文研究结果可为焊接箍筋混凝土梁的后续研究和工程推广应用提供理论依据.     

新型波形钢腹板组合箱梁温度效应

针对由混凝土与钢材的热工参数差异显著而导致新型波形钢腹板组合箱梁温度效应突出的问题,考虑子梁微段平衡条件、子梁间变形协调条件和波形腹板剪切变形效应,建立竖向温度梯度作用下新型波形钢腹板组合箱梁相对滑移、内力和应力的理论计算方法. 对大温差地区的新型波形钢腹板组合箱型试验梁进行温度长期观测,拟合结构竖向温度梯度函数,通过该理论方法计算实测温度梯度下的结构温度响应,利用有限元模拟对本文理论进行验证. 结果表明,在实测温度梯度下,界面剪力、子梁弯矩和应力均沿梁纵向呈双曲余弦函数分布,层间相对滑移沿梁纵向呈双曲正弦函数分布. 是否考虑腹板剪切变形效应对组合梁梁端向跨中0.8 m范围的温度效应影响较大,对组合梁中部的影响可以忽略. 混凝土线膨胀系数、组合箱梁层间滑移刚度和界面温差对新型波形钢腹板组合箱梁温度效应的影响较大,在设计中应合理排布层间剪力连接件,考虑混凝土线膨胀系数的变异性对该类结构进行温度效应计算.     

连续梁、连续刚构桥施工中腹板产生裂缝的机理及对策

随着连续梁和连续刚构桥的广泛应用,一些桥梁在施工过程中腹板出现裂缝.本文以弹性力学为依据,运用Ansys建立连续梁、连续剐构桥三维实体模型,计算混凝土腹板三向受力情况下的主拉应力,并对比腹板内最大主拉应力与混凝土抗拉强度的关系,由此说明腹板产生裂缝的原因.结合实际桥梁,计算悬臂现浇法施工时四种工况下混凝土腹板应力,得出最大主拉应力为:0.67 MPa、0.32 MPa、2.76 MPa和0.98 MPa.由此说明竖向预应力能有效控制腹板混凝土的主拉应力,即为了预防混凝土腹板内部主拉应力超过混凝土抗拉强度,应在施工时先张拉竖向预应力,再张拉纵向预应力钢筋.     

基于混合有限元理论的连续刚构底板崩裂分析

基于目前一些连续刚构桥在张拉底板预应力筋时和运营时易发生底板崩裂和底板裂缝事故这种情况,根据混合有限元的基本原理,给出了混合单元交界上的节点位移约束方程．对一座6跨预应力混凝土连续刚构建立了梁体混合有限元模型并进行了分析,计算得到跨中底板区域实际的受力状况．数值分析表明,该方法具有求解精度较高,单元数量较少的特点．通过计算分析得到底板开裂的主要原因是按桥的立面线型布置形成拱形的底板纵向预应力筋产生的径向力所致,靠近腹板的底板孔道处竖向拉应力较底板其余部位要大．     

钢丝绳布置方式对抗剪加固性能影响试验研究

通过对5根钢丝绳体外预应力抗剪加固的钢筋混凝土梁和2根对比梁的试验,研究了矩形梁体外钢丝绳的竖向布置和斜向布置方式、T形梁体外钢丝绳不同的锚固方式对试验梁抗剪加固效果的影响.结果表明,钢丝绳体外预应力抗剪加固可明显提高加固梁的斜截面开裂荷载、刚度及抗剪承载能力;对于矩形截面梁,闭合U型加固的效果优于斜向布束的加固小效果;对于T梁,就抗剪承载力提高幅度来看,三者相差不大.闭合U型箍布束的加固效果略优于非闭合U型箍布束加固,非闭合U型箍布束(锚固于腹板上)的效果与非闭合U型箍布束(锚固于翼板上)的效果无明显差异.研究结果可供桥梁抗剪加固参考.     

预应力钢箱梁的非线性分析

为提高预应力钢筋梁的计算精度，对预应力钢箱梁的两个受力阶段作了全过程非线性分析，建立了预应力钢箱梁的非线性分析模型，采用平衡原理和能量原理分别推导出预应力钢箱梁在预加力阶段和荷载阶段的控制微分方程，用上述方程进行理论计算所获得的数据，如钢梁的跨国挠度、底板应变均与预应力钢箱梁模型的实验结果符合良好，表明了建立的模型和所推导的控制微分方程的有效性和正确性，对影响钢箱梁刚度的因素诸如预加力的大小，预应力钢索的跨中垂度等进行了详细讨论，讨论结果表明，当外荷载较小时，预加力对钢箱梁刚度影响较小，当外荷载较大时，预加力对钢箱梁刚度影响较大，钢索在跨中的垂度越大对钢箱梁刚度的提高越大。     

预防大跨PC连续刚构桥开裂和下挠技术

针对大跨预应力混凝土（PC）连续刚构桥普遍存在梁体开裂和跨中下挠的问题,从PC连续刚构桥的病害根本成因出发,分析了预应力损失和跨中下挠对结构性能的影响.有针对性地提出预防梁开裂和跨中过度下挠的设计与施工技术,包括临时斜拉索辅助合拢、合拢顶推、施工张拉临时体外束、负弯矩区底板增设劲性钢骨架、超长纵向预应力筋优化以及斜向布置竖向预应力筋.有限元分析结果表明,上述技术能够使大跨PC连续刚构桥跨中下挠减少30%以上,纵向预应力损失减少39.6%,腹板主拉应力大幅降低,改善结构开裂和下挠的效果十分明显.     

混凝土肋式转向装置力学性能研究

针对波纹钢腹板体外预应力箱梁结构的力学和构造特点,采用有限元分析与实验研究相结合的方法,研究用于波纹钢腹板体外预应力箱梁的混凝土肋式转向装置的承载机理、受力特点、破坏形态、极限承载力等力学特性。采用非线性有限元方法对结构从加载开始直至破坏的受力全过程进行了模拟分析,并用实验对有限元分析的结果进行了验证,二者吻合良好。研究结果表明,转向装置对混凝土翼缘板的局部影响集中在转向装置与混凝土翼板连接的部分及附近区域内。转向装置破坏时,受拉区混凝土受拉开裂、环向钢筋受拉屈服,而受压区混凝土受压劈裂破坏。转向装置受压区混凝土的受力表现出明显的偏心受压构件的受力特点。研究结果可供工程设计人员在设计波纹钢腹板体外预应力箱梁转向装置时参考。     

箱梁竖向预应力张拉力无损检测研究

为有效检测竖向预应力筋的有效张拉力并提高竖向预应力的施工质量,解决箱梁由于竖向预应力损失过大而导致箱梁腹板开裂的工程难题,基于结构动力学理论,视竖向预应力精轧螺纹钢筋外露段为悬臂梁,将锚固段用一个刚臂和两个弹性支承模拟,建立竖向预应力筋的平面弹性支承模型。结合模型试验数据,建立精轧螺纹钢筋张拉力P与平面弹性支承刚度K的非线性关系模型。通过室内模型试验及锚固段刚度增大系数法验证本研究方法的有效性,并进行工程应用。引入竖向预应力张拉力无损检测方法进行箱梁竖向预应力张拉施工质量的监测,张拉力合格率由58.0％提高至968％,有效提高了竖向预应力的施工质量。同时提出了箱梁施工期需要提高锚垫板安装精度的工程措施。     

无粘结预应力混凝土连续板边中两跨受火试验

为了搞清火灾情况下无粘结预应力混凝土连续板的受力、变形、裂缝分布形式以及破坏机构等与常温下有什么不同,为对其进行抗火设计奠定基础.对3块12.6m×1.5m三跨连续板在边中两跨受火下的火灾行为进行试验研究,试验过程中采用ISO834标准升温曲线,并施加2.0kN/m2的使用荷载.试件主要考虑负弯矩筋长度的变化和预应力度.用位移传感器测量板的变形,用压力传感器测试支反力及预应力的变化情况.试验结果表明:裂缝形式主要有板顶斜裂缝、横向贯通裂缝以及沿预应力筋的纵向裂缝,未受火跨在试验过程中未发现任何肉眼可以观察到的现象.试验发现负弯矩筋长度决定了横向贯通裂缝出现的位置.预应力先增长后减少,最后预应力筋多被拉断.火灾情况下,无粘结预应力混凝土连续板的变形和内力重分布远比常温情况剧烈,裂缝分布形式以及破坏机构明显不同于常温,预应力损失严重.     

混凝土肋式转向装置力学性能

针对波纹钢腹板体外预应力箱梁结构的力学和构造特点,采用有限元分析与实验研究相结合的方法,研究用于波纹钢腹板体外预应力箱梁的混凝土肋式转向装置的承载机理、受力特点、破坏形态、极限承载力等力学特性．采用非线性有限元方法对结构从加载开始直至破坏的受力全过程进行了模拟分析,并用实验对有限元分析的结果进行验证,二者吻合良好．结果...     

大跨度预应力混凝土箱梁桥开裂病害

为了研究大跨度预应力混凝土箱梁桥的开裂病害与其空间应力状态的关系,采用8节点实体退化板壳单元编制有限元软件对大跨度预应力混凝土连续箱梁桥进行空间应力分析,研究恒载、箱梁刚度、有效预应力和温度等因素对箱梁截面最大主拉应力的影响程度和影响规律;探讨设计中采用的活载应力放大系数的取值合理性;提出了控制箱梁混凝土开裂的二轴强度...     

考虑滑移效应的体外预应力波形钢腹板梁桥的应力增量

体外预应力筋的应力增量在波形钢腹板梁桥理论中至关重要。在已有的应力增量计算方法中，适用于波形钢腹板梁桥的方法相对较少，考虑预应力筋滑移效应的更少。为研究适用于波形钢腹板组合梁体外预应力筋应力增量的计算公式，考虑在转向块处体外预应力筋与混凝土之间滑移效应的影响，通过分析预应力筋的变形和结构整体变形的几何关系，推导出对称荷载作用下的应力增量计算公式。结合现有试验数据，利用Ansys建立了实体模型，使用非线性弹簧单元Combin39来实现预应力筋的滑移效应；并将求得的计算值与试验值和模型值进行比对分析。结果表明：推导的应力增量公式计算值与波形钢腹板组合梁试验值吻合较好，验证了该方法的适用性；考虑滑移效应影响时，结构的整体挠度和应力增量增大，承载能力降低。     

小跨高比混凝土简支箱梁静力性能试验研究

山地城市排水干管埋地箱涵由于滑坡导致地基塌陷而成为简支箱涵,支承方式的改变导致管道结构存在破坏风险。为此,文章对简支下小跨高比埋地箱梁进行了模型静力加载试验,分析了小跨高比埋地箱涵在简支条件下的破坏形式、抗剪性能以及剪力滞效应,讨论了现行有关设计规范对于箱涵抗剪承载力计算之不足。研究表明,竖向均布荷载作用下,小跨高比箱梁裂缝分布比较均匀,破坏时没有明显的临界斜裂缝,最终由于混凝土斜向受压柱压溃而丧失承载力。箍筋作为主要的抗剪部件,在斜裂缝出现后承担着大部分剪力。纵筋应变受内力重分布和裂缝发展等因素影响,部分区域呈现剪力滞效应。埋地箱涵由于滑坡地基塌陷导致的支承条件的改变将导致混凝土过早开裂,影响排水管道正常使用。