预应力FRP布钢与混凝土组合梁抗弯承载力计算

目的为提高预应力FRP布加固钢与混凝土组合梁的承载力,增加其刚度减小变形.方法考虑预应力FRP布钢与混凝土组合梁的结构与受力特性,利用平截面假定和应变变化计算方法,对预应力FRP布加固组合梁承载力进行分析.结果相比一般FRP布加固钢与混凝土组合梁,预应力FRP布能更有效改善其受力性能;给出其抗弯极限承载力计算公式.结论提出利用预应力FRP布加固钢与混凝土组合梁的方法是切实可行的;所建立的预应力FRP布加固钢与混凝土组合梁抗弯承载力理论计算公式具有合理性.     

无粘结预应力钢板夹心混凝土组合板滑移性能分析

目的钢板与混凝土界面相对滑移是影响组合板承载力和刚度的主要因素,明确界面相对滑移分布规律及影响因素.方法利用弹性理论,建立考虑预应力钢筋内力增量和滑移刚度影响的界面相对滑移微分方程,给出对称集中荷载作用下的滑移计算公式.结果组合板最大滑移发生在组合板端部,并沿组合板纵向向跨中逐渐减小,跨中滑移为零,组合板的滑移随着连接刚度增加、含钢率增加及混凝土强度等级提高而减小.结论连接刚度是影响预应力组合板界面滑移的主要因素,混凝土强度等级、含钢率影响相对较小,预应力钢筋内力增量对滑移影响很小,可以忽略其影响.     

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。     

滑移效应影响下的组合梁变形计算公式

考虑交接面相对滑移对钢与混凝土组合梁的变形影响 ,利用弹性分析理论建立了钢与混凝土简支组合梁的变形微分方程 ,得到了跨中集中荷载、均布荷载及对称集中荷载作用下的钢与混凝土组合梁的变形计算公式     

创新设计的FRP-混凝土组合梁基本力学性能

近年来纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)材料被广泛地用于桥梁结构以解决日益严重的钢材锈蚀问题.为了充分发挥各种材料的优势和降低造价,FRP-混凝土组合结构被认为是一种最有效的组合形式.首先阐述了FRP材料与混凝土结合形成一种轻质、耐腐蚀且价格相对便宜的组合梁的创新设计思路,并提出了由该类型组合梁形成板式桥的新型桥面结构形式;其次,给出了FRP-混凝土组合梁的简化失效分析方法以及延性、简化刚度和变形的计算公式;最后,基于刚度、强度和延性设计要求,给出了FRP-混凝土组合梁的初步设计步骤.     

钢板与轻骨料混凝土组合梁滑移性能研究

在钢板与轻骨料混凝土组合梁中，钢板与轻骨料混凝土的交接面必产生相对滑移，这种滑移是影响组合梁受力性能的一个重要因素，可降低组合梁的承载力，增加组合梁的变形．通过5根钢板与轻骨料混凝土组合梁的试验研究，分析了钢板与轻骨料混凝土组合梁的交接面滑移性能，利用弹性理论，建立其交接面相对滑移微分方程，得到不同工况下的钢板与轻骨料混凝土组合梁滑移计算公式。并通过试验对其进行验证，理论计算结果与试验结果吻合良好．     

内置钢箱-混凝土连续组合梁受力性能试验

为研究超静定内置钢箱-混凝土组合梁的塑性设计方法,进行了4根两跨内置钢箱-混凝土连续组合梁试验,获得了试验梁裂缝分布与开展、变形发展、破坏特征及塑性内力重分布等方面的试验结果.通过分析,给出了内置钢箱-混凝土连续组合梁等效塑性铰区长度计算公式,提出了以支座控制截面弯矩弹性计算值与组合梁正截面破坏时钢箱所承担弯矩之差为调幅对象、以相对塑性转角为自变量的弯矩调幅设计方法.     

CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法

为完善CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法,一方面基于粘结-滑移理论,对CFRP布加固混凝土梁的裂缝间距和宽度公式进行推导,提出了适用于计算CFRP布加固钢筋混凝土梁和有粘结预应力混凝土梁裂缝宽度的理论分析方法;另一方面又按照传统钢筋混凝土结构裂缝分析思路,在平均裂缝宽度lm计算公式中引入CFRP布和有粘结预应力筋影响项,在裂缝宽度wm计算公式和钢筋应力不均匀系数ψ的计算公式中引入考虑CFRP布和有粘结预应力筋作用的影响系数δf,并给出相应半理论半经验公式.两种分析方法的计算结果与试验结果吻合较好.     

预应力钢-混凝土施加预应力时的滑移效应分析

报道了9个预应力钢--混凝土组合梁在负弯矩区混凝土受拉翼缘施加预应力的模拟试验结果,对此阶段预应力钢--混凝土组合梁的工作性能、钢-混凝土界面滑移规律及主要影响因素进行了较深入研究,建立了相应的界面滑移经验计算公式,并与有限元结果进行了比较.     

体外预应力钢-混组合梁长期滑移计算

针对现行规范中钢-混组合梁桥设计时界面滑移未计入混凝土收缩徐变效应的影响,在线性滑移和混凝土钢梁之间无掀起的假定下,推导综合考虑桥面板混凝土长期性能和施加预应力影响的体外预应力钢-混组合梁桥的滑移计算公式.通过对某一典型简支钢-混组合小箱梁黏结滑移的计算及结果比较,证明提出的方法及推导公式的正确性.参数研究结果表明,当考虑混凝土收缩徐变长期性能的影响时,钢-混组合梁的界面滑移会随着时间和预应力的增加而不断增加;简支组合梁的滑移量一般由中间向梁两端逐渐增大,在梁两端滑移量达到最大值.在预应力钢-混组合梁的设计中,除考虑预应力对组合梁变形有利的方面外,还应注意和控制预应力对组合梁界面滑移不利的影响.     

体外预应力钢-轻骨料混凝土组合连续梁的有限元分析

主要介绍了体外预应力钢一轻骨料混凝土组合连续梁的ANSYS建模过程,并对其进行受力金过程的模拟,考虑了预应力初始阶段组合梁的受力及变形,将计算值与实际值相比较．结果表明,ANSYS能较好地模拟出体外预应力钢一混凝土组合连续梁的受力全过程．以此建立了两跨体外预应力钢一轻骨料混凝土组合连续梁模型进行模拟,分析了体外预应力钢一混凝土组合连续梁的承载力及挠度,为体外预应力钢一轻骨料混凝土组合连续梁提供了设计依据及参考．     

用弯矩曲率法分析预应力钢-混凝土组合梁的钢索受力状态

由于体外预应力组合梁在受力过程中预应力钢束的长度发生较大幅度的变化,所以必须考虑预应力钢束在受力过程中应力的变化。作者提出的弯矩曲率法能够较好地模拟预应力组合梁的受力过程,能以较少的计算工作量有效地计算梁在极限状态的应力及变形,准确地计算出预应力钢束的应力变化。与用有限元进行分析计算相比可知:用有限元计算时,在进入塑性阶段以后,每级荷载的计算时间大约为 1 h,并且计算有可能不收敛;而采用弯距曲率法计算大约只需3 min左右(极限荷载的计算大约需要20 min),且没有不收敛的现象发生。     

用弯矩曲率法分析预应力钢-混凝土组合梁的钢索受力状态

由于体外预应力组合梁在受力过程中预应力钢束的长度发生较大幅度的变化，所以必须考虑预应力钢束在受力过程中应力的变化。作者提出的弯矩曲率法能够较好地模拟预应力组合梁的受力过程，能以较少的计算工作量有效地计算梁在极限状态的应力及变形，准确地计算出预应力钢束的应力变化。与用有限元进行分析计算相比可知：用有限元计算时，在进入塑性阶段以后，每级荷载的计算时间大约为1h，并且计算有可能不收敛；而采用弯距曲率法计算大约只需3min左右(极限荷载的计算大约需要20min)，且没有不收敛的现象发生。     

预应力聚乙烯布加固RC梁抗弯性能试验研究

聚乙烯纤维增强聚合物是一种具有优良延性的新型FRP(Fiber Reinforced Plastic)复合材料.试验研究了预应力聚乙烯纤维布加固混凝土梁的抗弯性能,并与芳纶纤维布和非预应力聚乙烯纤维布加固混凝土梁的抗弯性能进行了对比.结果表明:与非加固标准梁、预应力芳纶纤维布加固梁相比,预应力聚乙烯纤维布加固梁的延性系数分别提高了4%和142%,即聚乙烯纤维布加固混凝土梁具有优良的延性.     

体外预应力组合梁负弯矩区抗弯承载能力研究

为了研究体外预应力组合梁负弯矩区抗弯承载能力，完成了2片体外预应力梁在负弯矩作用下的受弯性能试验．探讨了影响部分连接预应力钢-混凝土组合连续梁负弯矩区受力性能的主要因素，了解裂缝产生与发展的主要规律及对结构受力性能的影响．建立了弹性阶段和塑性阶段的计算模型．结果表明剪力连接程度的提高，对负弯矩区截面抗弯承载能力提高作用不明显，但是可以改善正常使用阶段梁的刚度．运用本文公式对试验梁计算结果较试验值约偏小10％，可以满足设计精度要求．     

预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁受弯性能试验

为研究钢-混凝土组合梁经预应力碳纤维板加固后的受弯性能,设计4根预应力碳纤维板加固试件和1根不加固的对比试件. 5根试件均为工字形钢-混凝土组合简支梁,采用四点弯曲静力加载.锚固装置为自主研发的装配式预应力碳纤维板锚固系统,碳纤维板与钢梁之间的锚固主要依靠端部锚具,并辅之以专用环氧胶的黏结作用.试验中考虑碳纤维板的加固量和预应力水平两种因素对加固效果的影响.结果表明:加载全过程截面应变基本符合平截面假定;增大碳纤维板的加固量能提高钢-混凝土组合梁的抗弯极限承载力;增大碳纤维板的预应力有助于提高钢-混凝土组合梁的屈服承载力,对结构抗弯刚度贡献有限;破坏阶段碳纤维板有断裂和剥离两种形式,其强度利用率可达到80%以上.所采用的锚固系统锚固力大、可靠度高,工程实用价值大;预应力碳纤维板加固钢-混凝土组合梁,能有效提高结构的抗弯承载力,是一种补强效果很好的主动加固技术.     

张弦式钢竹组合工字形梁的短期受弯性能

为研究张弦式钢竹组合工字形梁的受弯性能,以预应力水平、张弦及加载方式为基本参数,设计制作了12根张弦式钢竹组合工字形梁进行受弯试验,观察分析了加载过程中组合梁的试验现象、破坏特征,探究了各参数对组合梁承载能力、应变分布、变形性能等的影响规律,并推导得出了张弦式组合梁承载力的近似计算公式。结果表明:张弦式组合梁的整体性能优良、组合效应突出,具有良好的变形性能及承载能力;张弦试件的破坏形态主要为翼缘竹材撕裂、局部钢材屈曲等破坏;施加预应力及提高预应力水平能有效增加组合梁的变形性能,以及在相同挠度控制条件下的承载能力,且采用二点张弦布置预应力筋时可获得更好的效果;张弦式组合梁跨中截面应变分布符合平截面假定,且随着预应力水平提高而中性轴下移;最后,基于理论计算得出的承载力与试验值较为接近且相对保守,近似计算公式具有较好的适用性。     

负弯矩作用下预应力钢-混凝土组合梁的受力性能

为了研究负弯矩作用下预应力钢-混凝土组合梁的受力性能,对3根组合梁试件进行了单调静力试验,其中包括非预应力组合梁、体内预应力组合梁和体外预应力组合梁各1根.试验结果表明:负弯矩作用下,3根试件的破坏均始于钢梁的受压屈服,在达到极限承载力时钢梁均发生了屈曲;与非预应力试件相比,体内预应力试件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别提高了120％、35.1％和18.7％;体外预应力试件的开裂荷载较非预应力试件提高了24％,但屈服荷载和极限荷载略有降低;施加体内预应力可以有效地提高组合梁的极限变形能力,但对延性不利;施加体外预应力对组合梁的延性有一定的提高作用.     

可循环使用全装配钢混凝土组合梁抗弯性能试验研究

研究了一种可循环使用的全装配钢混凝土组合梁,组合梁由预制混凝土楼板和钢梁通过新型剪力连接件(以下简称"紧固件")组合为一体,紧固件固定于预制楼板的钢导槽上,通过钢梁和预制楼板交界面的摩擦来传递两者之间的剪力.为研究此新型全装配钢混凝土组合梁在静荷载作用下的受弯性能,进行了6组足尺试件在简支条件下的四点弯曲试验.6组试件...