与有粘结相协调的无粘结预应力混凝土梁刚度及裂缝宽度计算方法

由于无粘结筋相对于其周围混凝土可发生纵向相对滑动,因此受弯构件中的无粘结筋对构件抗弯刚度的贡献及其对裂缝开展的抑制作用小于有粘结预应力筋。为了实现无粘结与有粘结预应力混凝土受弯构件刚度及裂缝宽度计算方法的协调和统一,提出了受弯构件中无粘结筋等效折减系数的概念,通过对无粘结预应力混凝土受弯构件的变形试验数据和按已有公式对设计试件的变形试算数据进行分析,得出了无粘结筋等效折减系数的建议取值(α=0.23)。用等效纵向受拉钢筋配筋率代替有粘结预应力混凝土受弯构件刚度计算公式中纵向受拉钢筋配筋率,用等效纵向受拉钢筋面积代替用于计算有粘结预应力混凝土受弯构件裂缝宽度的纵向受拉钢筋等效应力计算公式中的纵向受拉钢筋面积,就可分别得到与有粘结相协调的无粘结预应力混凝土受弯构件刚度及裂缝宽度计算公式,两公式计算结果与试验结果均吻合良好,可用于工程设计。     

简支梁板中碳纤维筋应力增长影响因素

把握使用阶段无粘结CFRP筋应力增长规律是准确计算无粘结CFRP筋部分预应力混凝土梁板刚度及裂缝开展宽度的基础。为此,基于无粘结CFRP筋部分预应力混凝土简支梁板全过程分析程序,考察CFRP筋弹性模量与钢筋弹性模量比值、非预应力筋配筋指标、预应力筋配筋指标、加载方式、跨高比和无粘结CFRP筋布筋形式等参数对正常使用阶段简支梁板中无粘结CFRP筋应力增长的影响规律。     

配置HRBF500钢筋的无粘结预应力梁受弯性能试验研究

进行了10根简支梁的受弯性能试验,研究了以HRBF500钢筋作为纵向受拉钢筋的无粘结预应力混凝土梁的破坏特征、预应力增量、受弯承载力以及位移延性.试验研究表明:在达到极限状态之前,试验梁中受拉的HRBF500钢筋均已屈服;梁破坏时,受压区混凝土压碎,破坏较为突然;无粘结预应力筋的实测极限预应力增量与综合配筋指标仍基本成线性关系,但较规范GB 50010-2010中公式的计算值明显偏大,计算值与试验值比值平均为0.35;梁跨中的屈服位移较大,但位移延性较差,位移延性系数平均为1.67,且随综合配筋指标增大,位移延性系数减小.根据笔者及相关文献中的试验结果,分析得到了无粘结预应力筋的极限预应力增量计算的建议公式,当极限预应力增量试验值＜450 MPa时,该式的计算值与试验值符合较好.     

连续梁中无粘结预应力筋极限应力增量

无粘结筋极限应力增量的合理计算,是较准确计算无粘结预应力混凝土梁正截面承载力和极限荷载的基础。采用弯矩-曲率非线性分析法编制了可考察预应力混凝土梁中无粘结筋极限应力增量的计算程序,通过与16根两跨预应力混凝土连续梁中无粘结筋极限应力实测值的比较,验证了该方法的精确性。最后基于仿真分析结果,得到了预应力筋配筋指标、非预应力筋配筋指标、跨高比、加载形式等参数对承载能力极限状态下连续梁中无粘结筋应力增长的影响规律;建立了无粘结部分预应力混凝土连续梁中无粘结筋极限应力增量的计算公式。     

无粘结预应力混凝土受弯构件中受拉普通钢筋最大配筋面积的计算

在计算分析超配筋界限条件下无粘结预应力筋极限应力增量变化规律的基础上,本文给出了无粘结预应力混凝土受弯构件中受拉普通钢筋超筋限值的计算方法。该方法在理论上与其他类混凝土受弯构件超筋限值的计算相衔接,而且概念清楚,简便实用。     

无粘结部分预应力筋极限应力增量评析

介绍了无粘结预应力筋极限应力增量的研究现状,收集了国内外141根无粘结部分预应力混凝土梁(板)试验数据,分析了JGJ/T 92-93,JGJ 92-2004《无粘结预应力混凝土结构技术规程》极限应力增量的优缺点,在对试验数据计算分析的基础上,提出Δσp=120 MPa的观点,同时验证了JGJ 92-2004计算模式的合理性。最后得出配置高强非预应力钢筋的无粘结预应力受弯构件预应力增量极限值可以使用JGJ 92-2004极限应力增量公式计算。     

无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁力学性能

设计制作了5根不同粗骨料替换率的无粘结预应力再生粗骨料混凝土试验梁,并采用两点加载对其进行正截面受弯性能试验,研究了无粘结预应力再生粗骨料混凝土的梁破坏形态、承载力、裂缝宽度及跨中挠度等力学性能。基于试验数据建立了与《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）相协调的无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁预应力钢筋应力增量计算公式,提出了无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的最大裂缝宽度及刚度的设计建议。结果表明:再生粗骨料替换率对无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的破坏形态、裂缝宽度、跨中挠度影响不大;达到承载力极限状态时无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的无粘结预应力钢筋应力增量比无粘结预应力混凝土梁的无粘结预应力钢筋应力增量大,但再生粗骨料替换率对应力增量的影响不显著。     

简支梁板中碳纤维筋极限应力增量研究

利用无黏结CFRP筋部分预应力混凝土简支梁板全过程分析程序计算无黏结CFRP筋极限应力增量,考察CFRP筋弹性模量、预应力筋配筋指标、非预应力筋配筋指标、加载方式、跨高比和无黏结CFRP筋布筋形式等参数对简支梁板中无黏结CFRP筋极限应力增量的影响规律,从而确定影响无黏结CFRP筋极限应力增量的关键参数。基于仿真分析结果,以关键参数为自变量建立了简支梁板中无黏结CFRP筋极限应力增量的计算公式,可以此为依据计算简支梁板的受弯承载力。     

部分预应力混凝土梁无粘结筋极限应力的研究

本文研究非预应力粘结钢筋对受弯的部分预应力混凝土梁中无粘结束极限应力的影响。试验研究了22根无粘结和4根有粘结部分预应力梁在三分点荷载作用下的抗弯性能。试验结果表明无粘结束中的应力主要取决于无粘结束和有粘结非预应力筋两者的配筋指标之和。用弯矩-曲率法分析结果与试验结果符合良好。最后给出了一个计算无粘结束极限应力的经验公式。     

部分预应力混凝土梁无粘结筋极限应力的研究

本文研究非预应力粘结钢筋对受弯部分预应力混凝土梁中无粘结束极限应力的影响。试验研究了22根无粘结部分预应力梁和4根有粘结梁在三分点荷载作用下的抗弯性能试验。试验结果表明无粘结束中的应力主要取决于无粘结束和有粘结非预应力筋两者配筋指标的和q_o=q_(po) q_o弯矩—曲率法分析结果与试验结果符合良好。最后,提出了一个经验公式用于计算无粘结预应力束的极限应力。     

预应力混凝土梁-柱子结构抗连续倒塌性能试验研究

通过开展2个有黏结预应力混凝土(PC)梁-柱子结构和2个无黏结PC梁-柱子结构的拟静力Pushdown试验，对中柱缺失后PC梁-柱子结构的抗倒塌性能进行研究。通过对比有黏结和无黏结PC梁-柱子结构的Pushdown试验结果发现：有黏结预应力筋较无黏结预应力筋可以有效提高结构的屈服荷载与初始刚度；两种子结构主要依靠钢筋产生的悬链线机制抵抗倒塌。此外，PC结构中的非预应力筋配筋率对其抗连续倒塌性能的影响也较为显著。单纯增加非预应力筋配筋率会增加PC梁-柱子结构在悬链线作用阶段中对周围结构的不利影响。因此，在PC结构的抗连续倒塌设计中需考虑合理的预应力筋与非预应力筋的比例。     

低周反复荷载作用下无粘结部分预应力混凝土梁受弯性能的试验研究

本文对不同配筋率的14根无粘结部分预应力混凝土梁进行了低周反复荷载试验。试验结果表明:实测试验梁的无粘结预应力筋极限应力比按无粘结预应力混凝土结构技术规程犤1犦的公式计算值低2.8%;正向极限荷载下破坏截面受压区相对高度ξp与综合配筋指标β0线性相关,与文献犤2犦单调加载时的回归分析结果接近;正向极限弯矩Mu试验值比按平截面假定求得的极限弯矩计算值略低,与文献犤2犦单调加载时比较承载力低11.3%左右。而综合配筋指标β0≤0.3的无粘结部分预应力混凝土梁具有较好的滞回延性。     

Experiment and numerical modeling of prestressed concrete curved slab with spatial unbonded tendons

Curved prestressed concrete structures with unbonded tendons are widely used in highway interchanges and industrial cooling towers, etc. In engineering practice, there is a demand to establish calculating methods for analyzing and designing these prestressed concrete curved structures with unbonded tendons. However, there are some difficulties in calculating the ultimate strength of these curved structures. The major difficulty is to calculate the ultimate stress in unbonded tendons. The assumption of a plane cross-section cannot be adopted here because of the slip between unbonded tendon and concrete. Thus, many formulas for calculating the ultimate stress in unbonded tendons were mainly based on experimental data fitting. In order to obtain the ultimate stress in unbonded tendons from mechanical principles, instead of using experimental data fitting formula, an advanced nonlinear analysis method to calculate ultimate stress in unbonded tendons is developed. The analysis model is established by using the Reissner-Mindlin medium thickness plate theory allowing for the influence of the transverse shear deformation. The orthotropic increment constitutive model of concrete is extended to solve the medium thickness plate problem. The tension stiffening of the cracked concrete is considered in the nonlinear analysis model. The numerical formulation of calculating the stress increment in an unbonded tendon is established by using the spatial displacement relationship. Instead of using general-purpose programs such as ANSYS and ABAQUS, a computer program specifically for predicting the nonlinear response of a prestressed concrete curved slab structure with unbonded tendons and calculating the ultimate stress in unbonded tendons is developed by authors. Six test models of prestressed concrete curved slabs with unbonded tendons are reported. The calculated results using this program are compared with test results, where their relative deviation is less than 3.0%, which validates the proposed method. These study results can be used for analysis, especially to design the strength of prestressed concrete curved structures with unbonded tendons. And, this research work also proposes a new approach, which can be customized to fit into general purposed FEM programs, such as APDL (ANSYS Parametric Design Language), for analyzing the nonlinear structural behavior of these curved structures.     

无粘结预应力双向板变形计算方法研究

通过6块无粘结预应力双向板试验，研究了影响双向板变形的主要因素：结构形式、预应力筋配筋率。将边梁对简支板跨中最大挠度的影响转化为荷载与支座条件系数来考虑；对两个方向的预应力筋和非预应力筋翌篁支板跨中最大挠度的影响，用换算配筋率（ApQ）参数来反映，建立了无粘结预应力简支板短期刚度和变形计算公式。计算结果与试验结果吻合较好。     

PPC异形曲板中无粘结筋应力增长研究

进行了6块无粘结部分预应力混凝土(PPC)分岔斜弯异形曲板模型静载试验研究,分析了试验模型中无粘结筋应力增长的主要特征,给出了无粘结筋应力增量与截面相对受压高度、综合配筋指标、混凝土的极限压应变、截面曲率等的试验关系,揭示了影响无粘结筋应力增长的重要参数及其相互关系;根据试验结果,综合分析并拟合出无粘结部分预应力混凝土异形曲板试验模型中无粘结筋应力的计算公式,推导出无粘结筋应力增长方程,可对无粘结筋的应力增长全过程进行分析计算,这给出了一种新的分析研究途径;采用两种方法建立了无粘结筋极限应力的计算公式,与试验数据符合较好。本论文的研究结果不仅可用于桥梁工程中的无粘结PPC异形曲板桥,也可用于建筑工程中的无粘结PPC异形曲板结构。