预应力混凝土T形梁破坏全过程的双重非线性分析

根据预应力混凝土T形梁的预应力钢筋配置特点,推导混杂组合单元,建立相应计算模型,并就几何非线性对其力学响应进行研究。基于实体退化单元理论构造混杂组合单元,混凝土和普通钢筋采用层单元模拟,平直和弯曲预应力钢筋分别采用层单元和空间TL单元模拟。根据有黏结预应力钢筋和混凝土的位移协调性,推导了混杂组合单元的整体转换矩阵和钢筋对混杂组合单元整体刚度矩阵的贡献;同时,实现了多组分材料的双重非线性。由算例分析可知,计算结果与试验成果吻合良好;加载初期至屈服荷载阶段,几何非线性影响不到10%,此阶段可只考虑材料非线性;屈服后至破坏阶段,几何非线性影响超过10%,故进行屈服后的受力性能分析应计入几何非线性。     

体外预应力混凝土箱梁结构的力学响应研究

引入退化壳单元理论,并采用拉伸刚化模型和理想弹塑性模型来描述混凝土和钢筋的材料非线性,并建立体外预应力混凝土箱梁的分析模型。通过典型加载分析可知,受力裂缝发生于跨中,且随着加载量增大,裂缝由跨中向两端发展直至结构破坏。加载初期预应力钢筋的应力变化缓慢,加载后期变化迅速,结构破坏时体内预应力钢筋进入屈服阶段,而体外预应力钢筋仍未屈服。加载初期梁体刚度基本保持不变,挠度随荷载的增加呈线性增加;随着荷载的增加,截面刚度下降,进入加载后期后刚度退化迅速。     

预应力混凝土梁桥在偏载作用下结构响应分析

某预应力混凝土梁桥,根据混凝土弹塑性本构模型和钢筋的双线性理想弹塑性本构关系,以及混凝土弥散裂缝模式,建立了该桥梁结构的非线性壳单元模型,对偏载加载的预应力钢筋应力发展、荷载横向分布系数等进行了数值分析。通过典型加载分析可知,在各加载等级,偏载端主梁的挠度最大,其余各主梁挠度依次减小;偏载端主梁的预应力钢筋应力值较大,且梁体进入非线性阶段,偏载端主梁的预应力钢筋应力迅速增加直至该预应力筋屈服。与初始加载等级时的荷载横向分布系数相比,加载后期的主梁荷载横向分布系数趋于劣化,不利于整体协同受力。     

预应力混杂FRP布加固混凝土梁的抗弯性能试验及裂缝发展模拟研究

预应力混杂FRP布加固混凝土梁是一项新的加固技术,对该加固混凝土梁的抗弯性能进行了试验研究,分析了加固后混凝土梁在荷载作用下三分点加载全过程及破坏形态,对比分析了加固混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、变形、裂缝分布及扩展情况,研究了有效预应力、混杂纤维配比对加固混凝土粱抗弯性能的影响。基于分层单元理论建立了加固混凝土梁的计算模型,并对典型加载的混凝土裂缝分布及扩展进行了模拟,实现了裂缝可视化分析,研究结果为实际工程提供了参考。     

预应力CFRP/GFRP纤维加固梁的延性性能研究

碳纤维具有高强度、高弹性模量和延性较差的特点,玻璃纤维相对于碳纤维可起到互补作用,采用预应力碳纤维/玻璃纤维(CFRP/GFRP)加固混凝土梁是一项新的加固技术。基于分层单元理论,建立了加固混凝土梁的计算模型,分析了加固后混凝土梁在荷载作用下三分点加载全过程数据,对比分析了加固梁的屈服荷载、极限荷载、变形和延性性能开展情况,研究了不同混杂纤维配比等对加固梁延性性能的影响。结果表明,将CFRP与GFRP混杂后能充分发挥各自的优势,且能提高预应力纤维加固梁的特征荷载。     

CFRP筋预应力粗纤维混凝土梁抗震性能的试验研究

基于碳纤维增强塑料筋(Carbon fiber reinforced plastic, CFRP)预应力粗纤维混凝土梁的低周反复加载试验,对其受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行较为深入的研究与分析.研究表明,预应力FRP(fiber reinforced plastic)筋能明显提高试件梁的承载力,中等预应力度的CFRP预应力粗纤维混凝土梁有较好的抗震性能和延性.并用ANSYS软件进行模拟分析,计算值与试验结果吻合良好.     

图解桥梁施工技术(九) 混凝土工程及其他(上)

正预应力混凝土梁预制在桥梁结构中,广泛使用预应力混凝土梁。提高技术人员的技术水平、加强现场管理是提高预应力混凝土梁质量的重要手段。预应力混凝土梁的预制施工包含预制场地的选择和建设,模板设计、制造和安装,钢筋绑扎,预应力体系的安装,预埋件的正确埋设,混凝土的拌制、输送和浇注,混凝土的养护,预应力孔道的压     

桥梁工程预应力T梁施工工艺及质量控制分析

结合工程实例,对某桥梁工程预应力T梁的施工工艺流程进行了总结,对预制场及台座、模板制作和加工、钢筋安装、波纹管安装、混凝土浇筑、预应力张拉等施工要点进行分析,并提出了施工质量控制措施和施工注意事项。     

体内外配束预应力混凝土箱梁的力学响应研究

对于体内外混合配束的预应力混凝土箱梁,根据层壳单元理论,结合混凝土关联流动法则、混凝土弥散裂缝模式及钢筋的双线性理想弹塑性本构,建立了箱梁结构的非线性有限元模型,并进行了数值分析。通过对称加载和偏载加载的典型加载分析可知,偏载会产生应力集中的现象,使得结构的极限荷载偏低,故在结构运营过程中应尽量避免出现偏载的加载方式。无论对称加载或偏载加载,体内外混合配束的预应力混凝土箱梁都经历了较为明显的4个发展阶段,即弹性受力阶段、非线性初始阶段、非线性发展阶段和高度非线性阶段。研究结论可供工程设计参考。     

变截面格构式结构轴压临界力的高效分析方法

变截面格构式结构为工程实际中常见的复杂杆系结构,为高效、准确地分析其轴压稳定性问题,利用三次样条函数建立变截面格构式梁单元的位移场,基于有限元插值理论推导变截面梁单元的切线刚度矩阵.通过静力凝聚法消除单元节点的曲率自由度,获得一种全新的两节点变截面格构式梁单元.基于该新型变截面格构式梁单元,采用有限单元法研究悬臂变截面格构式结构和中间等截面两端变截面的组合格构式结构在典型约束下的失稳临界力,并将计算结果与Timoshenko精确解进行对比.结果 表明,推导的变截面格构式梁单元是正确的和有效的,该新型梁单元可高效的应用于变截面格构式结构轴压临界力分析.     

预应力混杂C/G纤维布加固梁的受力性能研究

对于混凝土梁和预应力混杂C/G纤维布分别采用非线性组合单元和层壳单元模拟,采用Owen屈服准则和Hinton压碎准则等描述了混凝土非线性特性,同时实现了混杂C/G纤维布空间预应力效应,编制了加固体系的三维非线性有限元计算程序。结果表明,预应力水平是影响预应力混杂C/G纤维布加固结构力学性能的主要因素,提出的确定预应力混杂C/G纤维布力学性能的理论方法和计算模型正确。研究结论可供工程加固设计参考。     

后张法预应力混凝土T梁的极限承载力研究

钢筋混凝土结构通常由钢筋和混凝土等2种材料组成,正确描述这2种材料的本构关系是准确进行结构分析的关键。非线性分层单元是将1个壳单元划分成若干层,各层可以根据需要设置不同的厚度和材料属性。算例分析表明,非线性单元进行有限元分析得到的试验梁跨中截面荷载挠度曲线与试验值符合较好,且结构破坏时的荷载吻合程度也良好。表明采用该单元对结构的受力行为,特别是结构开裂后的受力行为进行分析,具有较高的可靠性和稳定性。该研究方法可供工程设计参考。     

T梁预制与架设的施工技术质量控制

T梁预制和架设是公路建设项目的重点,直接影响了桥梁整体安全和建设水平。以国道241、省道岚马线汾河水库段改线工程第一合同段预制桥梁工程作为案例,对T梁预制和架设质量控制与管理问题进行了研究。重点分析了T梁预制钢筋加工安装、支座板安装、模板安装、混凝土浇筑、预应力施加和管道压浆封锚等工序施工质量控制与管理,可为其他相关项目施工提供经验。     

全钢载重子午线轮胎等效模型研究

以11.00R20 18RP全钢载重子午线轮胎为研究对象,基于线性材料提出了单一实体单元结构和实体单元+梁单元混合结构的两种轮胎等效模型。借助Ansys软件,研究了各层材料不同弹性模量对两种等效模型静态刚度的影响,并在此基础上进行了材料弹性模量参数最优匹配分析。基于匹配结果,分别研究了两种等效模型的模态性能,并与试验结果对比,分析了等效模型的有效范围。研究结果表明:基于线性材料的实体单元+梁单元混合结构的轮胎等效模型能较好的模拟轮胎的静态刚度、切向模态和轴向模态,但是径向模态频率整体偏低;在进行车-路耦合仿真等只需要关注径向性能的研究中,可以通过减小带束层材料密度的方式来提高其径向模态频率,使等效模型更加有效。     

钢-BFRP复合筋混凝土柱试验与骨架曲线模型研究

为了研究钢-玄武岩纤维(basalt fiber reinforced polymer,简称BFRP)复合筋混凝土柱的抗震性能,以复合筋的纤维含量(等效配筋率)为主要参数,开展了4个钢筋与复合筋混凝土柱的抗震性能试验。试验结果表明,随着复合筋二次刚度比的提高,构件承载力也有明显提高,构件具有较为显著的屈服后刚度。在试验基础上提出了钢-BFRP复合筋混凝土柱骨架曲线理论模型,建立了骨架曲线特征点参数与结构特性之间的解析关系,该表达式能够综合考虑矩形构件截面尺寸、轴压比和复合筋本构关系及配筋情况等参数影响。该模型与试验结果吻合较好,对普通钢筋混凝土柱也具有较好的预测性,说明该理论模型具有一定的实用性和精确性,可实现利用杆系模型开展结构层次的建模,供混凝土框架结构非线性分析参考。     

预应力混凝土梁桥的刚度折减效应研究

对预应力混凝土梁桥的刚度折减效应展开了较为详细的研究,对带裂缝工作阶段刚度求解的主要方法(穆拉谢夫方法、D.E.Branson方法等)进行了论述。以某高速公路某大桥的预应力混凝土引桥为研究对象,建立了空间有限元分析模型并进行了加载分析。结果表明,预应力混凝土T梁桥的边梁是较危险的梁,比较容易出现裂缝等损伤现象,边梁破损会对整个结构产生较大影响;相比次边梁、中梁开裂而言,边梁开裂最为危险,不仅会使边梁本身偏不安全,也会使得次边梁、中梁较不安全,从而影响整个结构的安全性。该研究结论可供工程设计和工程检测参考。     

蜂窝铝异面压缩变形的有限元分析

考虑蜂窝铝结构细部特征,建立了基于壳单元的有限元模型,利用壳单元模型研究了蜂窝铝的异面压缩特性,验证了蜂窝铝壳单元模型的有效性。利用PAM-CRASH材料库中的41号材料建立蜂窝铝实体有限元模型,由壳单元模型推导计算材料本构关系中的各项参数。对蜂窝铝实体单元模型进行分析,通过将壳单元与实体单元模型进行对比,获得了应力-应变曲线和能量吸收曲线,发现可以利用实体单元模型替代壳单元模型,进行蜂窝铝异面压缩变形的有限元分析。仿真计算结果表明,相较于考虑蜂窝铝结构细部特征的壳单元模型,蜂窝铝实体单元模型计算规模更小,能够大幅缩短计算时间,提高计算效率。     

基于ANSYS梁单元与实体单元的组合建模研究

在实际工程中经常会遇到梁和三维连续体组成的复杂结构,对其进行有限元分析的最佳方案是将其分别离散为梁单元与实体单元进行计算。这两种单元的节点自由度不同,因此即使使得两种单元交接处共用节点,同样可能导致计算结果存在较大的偏差。ANSYS中的约束方程法与MPC法均能实现梁单元与实体单元的正确联接,文章以梁单元与实体单元的接触面垂直接触情况为例分别说明了其原理与步骤,并结合算例对两种方法进行了综合比较,得出了梁单元与实体单元组合建模中MPC法可以取代约束方程法的结论。     

预应力混凝土斜拉桥施工控制的关键技术

结合河北省衡水市前进街预应力混凝土斜拉桥工程项目,从预应力混凝土斜拉桥施工控制的关键技术出发,加强施工前制梁台座、制梁模板、预应力体系以及梁体混凝土关键技术指标质量控制,重点对施工阶段混凝土施工、预应力施工,及斜拉索制造、安装养护施工控制关键技术严格进行质量把控,取得良好施工控制效益,可为类似工程提供借鉴。     

基于边缘纤维屈服准则的薄板结构加强筋的优化设计法

提出一种基于边缘纤维屈服准则的薄板结构加强筋的优化设计法,在给定荷载及支撑的条件下,用壳单元模拟薄板壳,用梁单元模拟加强筋,并根据梁的边缘纤维屈服准则给出加强筋截面高度的修改公式,通过结构重分析不断修改梁单元的尺寸,使每个梁单元的边缘纤维达到屈服,满足迭代收敛准则后删除截面高度小于阈值的梁单元,获得薄板结构加强筋的新的分布形式并提高阈值.在加强筋的新的分布形式基础上进行下一轮优化设计.当阈值达到阈值上限时优化设计结束,从而获得最终的加强筋的分布形式及其截面尺寸.算例表明该方法简单有效,计算量小.