预应力钢-混组合梁桥力学行为研究

为研究依据旧桥规范设计的钢-混组合梁桥在现有荷载强度下的受力特性,以天津G2立交跨线桥为依托,运用Midas civil软件并采用梁格法建立有限元模型,分析了桥梁在最不利荷载组合下的力学行为。结果表明:在公路Ⅰ级荷载作用下,正常使用阶段和预应力损失为10%时,该桥混凝土桥面板处于受压状态,钢箱梁梁底最大拉应力安全储备富余,挠度满足规范要求;当预应力损失为15%时,钢箱梁梁底最大拉应力和挠度均不满足规范要求。应重点考虑超载和预应力损失对预应力钢-混组合梁旧桥承载能力的影响。     

腹部开矩形孔预应力混凝土简支梁受剪性能试验研究

为研究预应力混凝土开孔梁的受剪性能,对其进行了集中荷载作用下的简支梁静载试验,包括以开孔长度、高度及预应力作为变化参数的16个混凝土开孔梁和3个混凝土实腹梁试件,研究各参数对预应力开孔梁的裂缝开展及破坏形态、应变分布、变形和极限剪力等性能的影响。结果表明,施加预应力对开孔梁剪切刚度的提高并不明显,但可以有效抑制斜裂缝的开展,改变受压区高度,从而提高极限剪力,提高幅度为5. 26%～24. 88%,对于开孔高度超过40%梁高的试件,效果尤为显著。基于试验结果,提出了预应力混凝土开孔梁的受剪承载力计算式,其计算结果和试验结果吻合良好。     

某连续刚构桥局部预应力钢束失效分析及修复

以变截面连续刚构桥箱梁顶板空鼓和局部预应力钢束下沉病害修复为背景,按钢束完全失效的极限状态,通过有限元分析了该桥局部应力和整体受力状态,以及该病害对桥梁的影响程度,并提出了病害修复方案。研究结论表明:箱梁顶板局部钢束失效后,截面上缘正应力略微增大,截面下缘正应力变化较大,但仍满足规范要求;承载能力极限状态下全桥的正截面抗弯强度满足要求;正常使用极限状态下应力、挠度和裂缝验算等均符合规范要求。根据分析结果,对混凝土空鼓和预应力钢束下沉病害提出了相应的修复方法。     

预应力孔道摩擦应力损失检测与分析

某现浇连续箱梁在预应力钢束张拉过程中,待张拉应力达到设计要求锚下应力时出现实际引伸量与设计引伸量相差较大,停止张拉。并对该箱梁2个预应力孔道进行摩擦应力损失检测,并根据实测数据分析、反算预应力孔道摩擦应力损失参数,以指导后续张拉施工。     

现浇预应力混凝土连续箱梁开裂分析及其影响因素

以某互通立交桥连续箱梁为研究对象,针对箱梁边跨梁端腹板开裂的现象,采用经过验证的3D实体有限元仿真模型,对代表联4×30 m连续箱梁进行从施工到成桥的全过程受力状态分析,对箱梁混凝土进行开裂模拟。结果表明,腹板预应力钢束锚固位置的变更导致在施工短暂工况下腹板主拉应力过大是箱梁开裂的主要原因。进一步对箱梁开裂的影响因素分析表明,腹板预应力钢束锚固位置及锚固槽口间距是控制梁端腹板主拉应力的关键因素,在今后设计中应予以重视。     

某T型连续刚构桥施工中两个变更问题的探讨

通过对某预应力混凝土T型连续刚构桥的局部计算,以及在实际施工过程中预应力钢束张拉顺序和张拉应力的计算确定,解决了在施工过程中出现的两个工程变更的问题,从而达到了节约建设成本和建设工期的效果。     

预应力混凝土开孔梁回归分析与计算

收集、整理了１９９７年以来近２０年间国外预应力混凝土开孔梁力学特性研究的主要实验结果；在综合、对比分析的基础上，用多元统计回归方法得到相应的回归方程；并提出了根据回归方法进行开孔梁设计的基本要点。所得结论对预应力开孔梁设计及其特性的进一步研究具有重要的参考价值。     

预应力开孔梁应力与变形分析的叠加方法

在前期工作的基础上,提出了分析、计算预应力混凝土开孔梁应力与变形的叠加方法,并给出了相应的简化计算公式,其结果可直接应用于工程设计。     

先张法预应力混凝土20m T形梁施工技术

介绍了铁路梁先张法预应力混凝土20m T形梁的施工技术,特别是该梁型设计有横向张拉,提高了整孔梁的刚度,本文结合该梁型的施工情况,对施工过程中的注意事项进行了分析研究。     

合拢方案对大跨径预应力连续箱梁的影响分析

为了研究合拢方案变更对悬臂浇筑施工桥梁内力和线形的影响。本文以大跨径预应力连续箱梁桥-铁炉堡大桥为例,利用MIDAS/CIVIL建立施工阶段模型,对于桥梁合拢方案变更前更后大桥的应力、竖向位移及预拱度进行分析对比。结果表明:桥梁合拢方案变更对桥梁各跨1/4处应力影响大,中跨跨中处应力影响较大,而对中支点处应力影响小;合拢方案变更后边跨主梁将产生较大的向下位移,中跨产生较大的向上位移,从而造成主梁边跨预拱度由3.2mm变为143.2mm,变化值140mm,中跨预拱度由0.8mm变为113.7mm,变化值112.9mm。由此可见:由于变更后的合拢方案中增加了13号块且预应力钢束的数量、布置及张拉顺序发生改变,大桥的应力、竖向位移及预拱度受到了显著的影响,因此必须对桥梁监控工程中的预拱度设置进行及时调整。     

超长结构温度应力控制的无粘结预应力技术分析

选取一典型超长结构,利用有限元软件ANSYS对该结构在直线无粘结预应力筋作用下的内力及变形进行分析,比较不同配筋形式的受力效应,并对结构在温度荷载、预应力作用下的内力进行分析,得到由温度应力控制的最优的无粘结筋布筋形式,即在柱上板带集中布筋并分段张拉预应力筋。结果可为类似工程提供参考。     

体内预应力组合梁混凝土预压应力分析

针对在混凝土翼板中设置后张预应力的连续组合梁,提出由分担预加轴力、主弯矩和次弯矩产生的混凝土法向应力计算公式,主要分析施加于混凝土翼板的预应力通过剪力键向钢梁传递的力学模型,建立混凝土翼板承担的预压力沿梁纵轴的分布函数和理论解,求得考虑剪力键柔性的混凝土法向应力计算公式,作为组合梁抗裂设计依据。     

体外预应力简支梁受力性能研究与非线性分析

根据四根体外预应力简支梁的试验,得出体外预应力简支梁在非线性状态下的反应,并利用大变形条件下的杆件结构变形推导了包括几何非线性和材料非线性的单元刚度矩阵,同时编制了非线性有限元程序进行验证.鉴于以往关于体外预应力结构对于预应力筋随外力的变化介绍较少,本文在以往一些学者所作的工作的基础上,提出了预应力筋在转向块处的受力模型,并与本文的试验结果进行比较,结果证明所选用的方法是正确的.     

组合框架梁中两种内置预应力钢桁架的对比分析

针对绥芬河青云市场套(扩)建改造工程"施工阶段自承重楼盖体系"内置预应力钢桁架-混凝土组合框架梁中角钢桁架弦杆尺寸较大,端部预应力筋不便张锚等问题,提出采用内置灌浆圆钢管桁架替代内置角钢桁架的设想,对两种内置钢桁架进行比较分析认为,当圆钢管弦杆壁厚与角钢弦杆壁厚相同时,灌浆圆钢管桁架的弦杆直径小于角钢桁架弦杆边长,桁架占用外套柱的空间小,同时桁架下弦杆钢管可作为按直线布置预应力筋的孔道,方便预应力筋布筋和张锚。并指出今后应继续开展的相关研究工作。     

Experimental and theoretical studies on composite steel–concrete box beams with external tendons

Composite steel–concrete box beams with and without external tendons were tested to their ultimate strength. The effects of external tendons on structural performance of composite steel–concrete beams were investigated in detail. Experimental results proved that, due to the action of external prestressing tendons, the ultimate strength of a composite steel–concrete box beam increased by 27.72%, the elastic limit of a composite steel–concrete box beam increased by 29.17%, the stiffness of a composite steel–concrete box beam increased by 54.15% at the failure state, and the deflection ductility of a composite steel–concrete box beam increased by 18.00%. The equation for estimating the stress in external prestressing tendons is established according to the relationship between the stress in external tendons, and the maximum compressive strain of concrete slab. Based on experimental results, a theoretical model for predicting the flexural resistance of composite steel–concrete box beam with external tendons is proposed. The spatial integral method, which adopts the actual stress distribution, is more rational than the conventional equilibrium rectangular stress block model, and is adopted to calculate the interior force on sections. The calculated flexural resistance based on proposed equations has a high level of accuracy, when compared with test results. Experimental and theoretical studies have demonstrated that the composite steel–concrete box beam with external tendons is a promising innovative structure that combines the merits of composite steel–concrete box beams and external prestressing tendons.     

大跨度张弦式管梁研究

大跨度预应力张弦式管梁是运输管道跨越江河或沟堑的一种新型结构形式，其跨度可达100。150m。以一榀100m跨预应力张弦式管梁为原型，设计了1：15缩尺模型，在国内首次开展了张弦式管梁在预应力张拉阶段、正常使用阶段以及承载力极限阶段的受力全过程试验研究。基于ANSYS对试验全过程进行了非线性有限元模拟，并结合一致缺陷模态法与柱面弧长法，进行了同时考虑初始几何缺陷与几何非线性的屈曲分析。试验研究与有限元分析表明：半跨荷载对预应力张弦式管梁较为不利，结构整体变形与上弦应力增长较为迅速；结构对平面外的几何缺陷较为敏感，半跨荷载下的屈曲临界荷载较全跨荷载作用时稍低；结构具有可靠的稳定性与较大的安全储备，极限承载力达设计荷载的2．68倍；有限元计算值与试验结果吻合良好，表明本文采用的非线性有限元分析方法能较好地实现对预应力张弦式管梁受力全过程的模拟。最后，基于瑞利一里兹法推导了预应力张弦式管梁在弹性与弹塑性状态下的变形与内力计算公式。     

环形张拉整体结构的研究和应用

张拉整体结构是一种由连续拉索和断续压杆构成的新型结构。有关正圆柱形张拉整体结构和球形张拉整体结构的研究已被广泛开展,但另一种基本的几何拓扑形态一环形张拉整体结构却很少受到关注。提出一种新型环形张拉整体结构,对其拓扑和找形问题进行研究,采用平衡矩阵法求解该结构的自应力模态和机构位移模态。通过在索穹顶结构中引入环形张拉整体圈梁,提出一种新型索穹顶,并对初始预应力分布和结构性能进行了分析。算例结果表明该新型索穹顶是一种刚度较好且完全自支承自平衡的张拉整体结构。此研究丰富了现有张拉整体结构形式及其应用。     

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。     

FRP编织网结构体系的概念、形式及基本受力分析

提出一种采用轻质、高强、耐腐蚀的纤维增强复合材料(FRP)板条构成的大跨屋面结构体系———FRP编织网结构。该体系用FRP薄板条交错编织形成柔性网面,网面外边缘固定于环梁上,在网内部通过悬挂配重或预应力索在垂直于网面的方向上张拉,使整个FRP编织网张紧从而具备足够的刚度和承载能力,构成大跨度的屋面结构。FRP编织网结构由编织网、锚固环和面外张拉装置三部分组成,通过环梁施工、FRP网面编织、预张拉和锚固、整体张拉以及固定成形5个步骤施工,主要受力状态有编织预张完成状态、张拉成形状态和受荷状态。编织网的几何构成可用空间坐标矩阵表示,能构成具有不同平面形状和空间形式的编织网结构。文中还对此结构进行了简化模型的分析和有限元计算,证明了此结构体系的可行性。     

使用荷载下无粘结部分预应力混凝土梁的应力分析

使用荷载下无粘结部分预应力混凝土梁应力分析的主要困难,是如何确定无粘结预应力筋的应力.本文引用文献[1]提出的“等效变形区”的概念,并认为使用荷载下,无粘结预应力筋的应力和“等效变形区长度与开裂截面中性轴高度” 的比值有关.通过对无粘结部分预应力混凝土梁试验数据的分析及应用弯矩曲率数值法计算,发现这一比值基本为常数,并取为15.2.使用荷载下,无粘结部分预应力混凝土梁的应力分析和相应有粘结部分预应力混凝土梁一样方便.