预应力超静定结构的等效荷载计算

预应力对超静定结构的作用,除产生主弯矩外还产生次弯矩。等效荷载法是计算次弯矩的最简便方法,但现有等效荷载的计算公式是通过预应力沿预应力筋不变的静定梁求得的,而在实际结构中,尤其是在多跨曲线配筋的预应力超静定结构中,预应力沿预应力筋有明显的变化,因而按现有方法计算等效荷载存在较大的误差。本文提出预应力沿预应力筋变化的超静定结构的等效荷载计算方法,以供设计应用。文末并附有计算实例。     

预应力等效荷载作用下内力计算简化方法

连续式内跨梁的预应力筋由三段抛物线组成 ,张拉预应力筋引起内跨的等效荷载也由方向相反的三区段竖向均布荷载组成 ,由于荷载区段较多 ,给在等效荷载下内力的计算带来了不少困难。本文通过对实际预应力筋线型与假想预应力筋线型分别对应的等效荷载作用下固端弯矩的比较 ,得出了用于计算张拉实际预应力筋引起固端弯矩的等效荷载简化计算公式 ,同时给出了计算张拉实配预应力筋所引起的等效荷载作用下跨中弯矩的过程。本文的思路和方法可用于工程设计。     

曲线梁桥预应力作用效应分析

针对预应力混凝土曲线梁桥空间受力问题,基于曲线梁预应力等效荷载理论,采用Visual C++编写了相应的预应力混凝土曲线梁桥等效荷载计算程序。采用该程序进行了简支曲线梁预应力等效荷载效应计算,并将计算结果与实体力筋模拟结果进行了比较;以某三跨预应力混凝土曲线连续梁桥为例进行了曲线连续梁桥预应力效应分析与优化研究。结果表明:基于预应力等效荷载理论编写的曲线梁桥预应力等效荷载计算程序可准确分析曲线梁预应力效应;预应力混凝土曲线梁桥关键截面内力及位移响应绝对值总体上随曲率半径的增加而减小,当曲率半径超过200 m时,变化趋势趋缓。采用预应力钢束合力重心线布置预应力钢束可有效改善曲线梁主梁扭转角及扭矩沿跨径方向分布;设置中支座预偏心距对承载能力极限状态作用下曲线梁主梁扭转角及扭矩沿跨径方向的分布具有一定的改善作用,而对预应力作用下主梁扭转角和扭转沿跨向分布改善不明显。     

平板结构预应力束等效分析模型探讨

目前的预应力平板结构计算模式,对于预应力效应的计算多采用等效荷载法的概念,不适宜进行结构平面布置不规则、预应力束集中布置、有效预应力沿预应力束变化较大等情况下的内力分析计算。基于预应力结构两阶段受力思想和有限元分析理论,针对预应力阶段的后张预应力混凝土平板结构,从混凝土体受力分析出发,运用虚功等效原理,推导了预应力束在预应力阶段所产生的等效结点荷载积分表达式,从而为平板结构预应力效应的计算提供了一种新的求解思路。     

基于桁-拱叠加模型的体外预应力混凝土梁抗剪承载力计算方法

通过剪力传递途径分析和结构拓扑优化,揭示了桁架-拱模型可以反映体外预应力混凝土梁主要受剪承载机理。通过桁架模型和拱模型的叠加,建立了体外预应力混凝土梁的抗剪承载力简化计算方法。公式形式简单,能够反映结构的受力机理,包含了梁的几何尺寸、剪跨比、配箍率、轴向预应力、混凝土强度、荷载形式等影响因素。公式可以统一考虑无腹筋梁和有腹筋梁,不同的剪跨比,以及体内体外混合配束的情况。应用本文方法与国内外已有试验进行对比,表明计算值与试验结果吻合良好且偏于安全。最后,通过参数分析得出了主要因素对抗剪承载力的影响规律。     

等效荷载法求预应力对频率的影响分析

预应力对结构动力特性的影响可由等效荷载法求解。首先分析了用等效荷载法推导出结构动力平衡方程式,求出一般理论计算解,再用有限元方法给出一般求频率的通用方法。为了反映预应力对整体梁刚度影响,采用弯矩面积相等的方法,求出直线筋、折线筋和曲线筋的等效荷载。再通过对普通梁受直线筋、折线筋和曲线筋荷载效应对结构刚度影响的分析,结果表明:直线筋对频率影响最小,曲线筋次之,折线筋最大。各种线型钢筋对频率阶次的影响,低阶影响较大,高阶影响较小。     

腐蚀预应力混凝土梁抗剪性能试验

为研究预应力筋腐蚀对预应力混凝土梁抗剪性能的影响,设计制作了4片预应力混凝土梁,采用外加恒电流法对单侧弯剪区局部预应力筋进行了快速腐蚀,并对不同锈蚀程度混凝土梁进行了抗剪试验,分析了预应力筋腐蚀对梁开裂、变形、钢筋受力、破坏形态以及抗剪承载力的影响,并在试验基础上对锈蚀PC梁抗剪承载力计算方法进行了探讨。结果表明:相同剪跨比下预应力筋腐蚀对混凝土梁的破坏形态影响很小,但对构件裂缝发展影响较大,引起开裂荷载显著降低;开裂前,预应力筋腐蚀对其刚度影响较小;开裂后,腐蚀引起刚度退化较为明显;预应力筋腐蚀导致相同荷载下箍筋、纵筋应变增大,构件抗剪承载力退化;预应力筋腐蚀率为3.2%,7.9%,13.2%的混凝土梁抗剪承载力分别下降5.8%,9.1%,15.5%;考虑腐蚀预应力筋截面减小,采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)公式对PC梁抗剪承载力计算具有较高的计算精度。     

预应力连续配筋的线形与等效荷载研究

通过对预应力连续结构中预应力筋的线形、几何特征值及其等效荷载所作系统的研究，给出了7种常用预应力筋线形与等效荷载，可直接用于工程设计。应用荷载平衡法对一计算实例作了分析。     

部分预应力混凝土结构的非线性分析

部分预应力混凝土结构在使用阶段允许截而开裂,但最大裂缝宽度不能超过规定值,由于裂缝的存在,结构处于非线性工作状态.将张拉后预应力筋对结构的作用采用等效荷载法转化为等效外荷载,等效外荷载包括作用在节点处的等效节点荷载及作用在单元上的等效节间荷载,而后利用柔度法处理节间荷载的优势,即柔度法采用内力形函数联系单元的节点和单元内部,节间荷载引起的各截面荷载和变形的变化可以比刚度法更为方便的引人计算这一特点,编制了基于柔度法的非线性分析程序对一榀无黏结预应力框架进行计算.从计算得到的曲线来看,用等效荷载法模拟框架结构梁中预应力的作用,并采用柔度法进行预应力框架的非线性分析,计算结果与试验结果吻合较好.     

预应力荷载的直接内载法与等效荷载法对比研究

基于预应力筋与结构相互作用机理,推导了预应力内荷载表达式,证明直接内载法计算预应力内荷载的真确性。依据直接内载法和等效荷载法的详细对比,分析了它们之间的差异性和一致性,并说明了直接内载法能够准真确计算预应力内荷载。它是对目前普遍使用的等效荷载法的修正和补充。为了研究直接内载法和等效荷载法的异同,设计了两根两跨预应力连续试验梁。通过试验和数值分析,对比研究了预应力筋与结构耦合相互作用,有效地验证了本文理论的研究结果。     

预应力结构中如何估算预应力筋的数量

随着大跨高层建筑的发展,预应力结构在建筑结构中得到广泛应用,常规的预应力筋计算较复杂,现用等效荷载法估算预应力数量大大减少计算量,且算出的预应力筋在结构使用中安全、可靠     

重复荷载作用下无粘结部分预应力高强混凝土梁正常使用阶段性能研究

通过26根无粘结部分预应力高强混凝土梁,研究了影响裂缝宽度及裂缝闭合和变形的主要因素,将无粘结部分预应力高强混凝土梁在使用荷载作用下的受力状态转化为偏心受压构件的受力状态,求解非预应力筋的应力,然后采用现有规范裂缝宽度计算公式来求无粘结部分预应力高强混凝土梁的裂缝宽度,并建立了重复荷载作用下的无粘结部分预应力高强混凝土梁裂缝宽度计算公式;应用名义拉应力建立了闭合弯矩计算公式.将预应力筋和非预应力筋对无粘结梁跨中最大挠度的影响,用无粘结配筋指标和综合配筋指标之比η和换算配筋率αpρ这两个参数来反映,并且采用与国内有关规范相一致的直接双直线法,建立了任意荷载作用下的无粘结部分预应力高强混凝土梁变形计算公式.计算结果与试验结果吻合较好.     

斜拉桥索塔锚固区塔壁简化计算的等效受力高度取值研究

提出斜拉桥索塔锚固区混凝土塔壁的等效受力高度概念,以确保其平面框架简化模型能够合理反映结构的实际受力状态。在考虑桥塔整体变形和塔壁相互嵌固作用的基础上,通过空间有限元计算和回归分析,采用参数拟合给出了塔壁等效受力高度的简化计算公式。经过有限元计算值和公式值的误差对比分析,表明计算公式在常用参数范围内具有较高的精度。     

预应力混凝土结构的当量荷载计算

本文提出了后张预应力在混凝土结构中产生的当量荷载的计算方法。推导了等代预应力对结构作用的等效荷载和当量荷载，揭示了等效荷载与当量荷载的区别与联系。对于沿连续布置预应力筋范围内构件截面有变化的结构，用当量荷载等代预应力效应，计算方法简捷，计算结果正确。     

留后浇带预应力混凝土结构施工短暂状况分析

施工期间的预应力混凝土结构是时变体系。通过预应力等效荷载分析和梁板柱混凝土结构的施工阶段受力分析,计算作用于预应力混凝土结构上的荷载。将留后浇带预应力混凝土梁模拟为弹性支座梁,研究了留后浇带预应力混凝土结构施工期间的力学性能。结果表明,预应力等效荷载和施工荷载直接影响预应力混凝土结构的施工安全。     

无粘结预应力板柱结构的预应力等效荷载

本文介绍了无粘结预应力板柱结构预应力等效荷载的作用机理，并通过工程实例的计算结果表明在用有限元法分析板柱结构内力时，预应力筋对板的等效荷载反值应充分考虑预应力筋反向曲率段对板产生的向下等效荷载，否则将可能造成结构安全隐患。     

无粘结预应力CFRP筋混凝土梁抗弯试验

为了研究无粘结预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）筋锚具的锚固性能和无粘结预应力CFRP筋混凝土梁的受力性能,进行了4根无粘结预应力CFRP筋混凝土梁和2根对比混凝土梁的抗弯试验。结果表明:研发的预应力CFRP筋锚具具有很好的可靠性,无粘结预应力CFRP筋混凝土梁具有较好的受力性能和延性,非预应力钢筋是影响预应力CFRP筋混凝土梁延性和极限荷载最重要的因素;推导的简化公式可以准确地计算无粘结预应力CFRP筋混凝土梁的极限荷载     

布置倒U型与倒V型预应力筋的安全壳受力性能分析

以某核电站安全壳为背景,在原设计方案环向预应力筋和竖向预应力筋正交布置方式(HP-VTPT)与双向交叉螺旋线型预应力筋布置方式基础上,提出倒U型与倒V型预应力筋混合布置方式(IU-IVPT);基于安全壳混凝土的预应力一致原则,推导了由HP-VT-PT布置方式向IU-IV-PT布置方式转换的算式;选用大型通用有限元软件ANSYS,建立有限元实体模型,从顶点竖向位移、筒身径向位移和混凝土应力等方面分析,IU-IV-PT布置方式下安全壳受力性能与HP-VT-PT布置方式下受力性能基本一致,并采用等效荷载法验证了两种预应力筋布置方式是等价的,对其在水平荷载下进行推覆分析,结果表明:安全壳屈服时侧向位移和基底剪力屈服值分别提高64%和28%。     

预应力混凝土框架次弯矩简化计算方法探讨

对于单跨预应力混凝土框架梁和多跨预应力混凝土框架的内跨梁,通过位移法证明了用一定矢高的单波抛物线代替实际预应力筋进行次弯矩的计算,方法简单,结果准确。对于多跨预应力混凝土框架的边跨梁,由于预应力筋布置形式与内跨不同,采用与单跨梁相同的简化方法进行计算,结果可能会有较大误差,建议按实际预应力筋形状计算。     

桥梁结构有限元理论分析

一．混凝土在ANSYS中的模拟方法对于在ANSYS中的混凝土的预应力进行分析,一般可以采取等效荷载的方法或者实体力筋的方法。具体而言,等效荷载的方法,主要是指在混凝土结构中,预应力筋以荷载的形式发挥作用。而实体力筋的方法,主要是指采用SOL1D单元来模拟混凝土,采用LINK单元来模拟预应力筋。