体外预应力混凝土结构体外筋极限应力分析

体外预应力混凝土结构是后张无粘结预应力结构,体外预应力筋和梁体在受力过程中变形不协调,预应力筋极限应力的确定一般需要通过结构的总变形求得.在试验基础上,利用无粘结预应力混凝土结构预应力筋极限应力的计算公式,对体外预应力梁进行计算,通过与试验结果对比,发现运用现行主要规范或规程中体内无粘结筋的计算方法计算体外预应力结构体外筋的极限应力,都存在较大误差,如何合理地进行体外预应力筋极限应力的计算应进行深入研究.     

无粘结预应力GFRP管混凝土梁抗弯承载力计算

目的 为了改善GFRP管混凝土梁的受力性能,增加刚度减小变形.方法 考虑无粘结预应力GFRP管混凝土梁的受力特点,根据构件在不同状态下中和轴位置的不同,确定了4种破坏模式,利用平截面假定和应变变化计算方法,对构件抗弯承载力进行了分析.结果 根据构件在极限状态下的受力特性,考虑中和轴分别位于混凝土板截面和GFRP管混凝土截面两种情况,确定了截面受压区高度,并建立了相应的抗弯极限承载力计算公式.结论 将预应力技术运用到GFRP管混凝土结构中,让预应力筋代替普通钢筋来承担部分荷载,发挥其高强抗拉性能,通过施加预应力,又可以延缓受拉区混凝土过早的开裂,使构件的刚度得以提高,该方法是切实可行的;所建立的抗弯承载力计算公式形式简单,概念明确,便于实际应用.     

预应力混凝土简支梁板中无粘结筋应力增长规律

针对无粘结预应力混凝土梁板在受荷过程中的无粘结筋不符合变形平截面假定的特点,应用等刚度法及弯矩-曲率非线性分析法,编制了可用于分别考察正常使用极限状态和承载能力极限状态无粘结筋应力增长规律的计算程序。基于模型试验结果和大量仿真分析结果,得到了非预应力筋配筋指标、预应力筋配筋指标、跨高比、加载形式、预应力筋布筋型式、跨中预应力筋合力点至受压区边缘的距离等参数对正常使用阶段及正截面承载能力极限状态下简支梁板中无粘结筋应力增长的影响规律;建立了无粘结预应力混凝土简支梁板中无粘结筋在正常使用阶段和正截面承载能力极限状态下应力增量的计算公式。     

疲劳荷载作用下梁内不同类型钢筋破坏关系

为了研究在疲劳荷载作用下,梁内钢筋的应力变化情况,通过12片后张有粘结部分预应力混凝土梁的疲劳试验,研究了与疲劳破坏密切相关的钢筋最大应力、应力幅的变化规律．结果表明:在梁的使用阶段,预应力钢筋与非预应力钢筋的应力幅比值处于等比例变化,非预应力钢筋应力幅是影响部分预应力混凝土梁疲劳性能的关键因素．随着重复荷载次数的增加,钢筋与混凝土之间粘结性能的退化和有效预应力的不断降低是两种不同类型钢筋破坏并不同步的两个重要原因．最后,在试验分析的基础上,提出了开裂截面处消压后预应力钢筋应力增量的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好．     

基于钢筋锈蚀的混凝土梁承载能力退化预计模型

为了得到锈蚀钢筋混凝土梁承载力预计模型,在锈蚀混凝土梁截面应力应变基本假定基础上,运用普通混凝土理论和已有的锈蚀构件试验研究成果,建立了锈蚀程度相对较小的构件的正截面适筋延性破坏模型;运用极限平衡理论和拉杆拱模型求出钢筋滑移量与剪应力的关系,从而建立了不同锈蚀程度的钢筋混凝土梁正截面承载力预计模型．结果表明计算得到的破坏荷载值比试验值偏小,差别在10％～30％之间。     

体外CFRP筋加固混凝土梁抗弯性能试验

目的 研究体外CFRP筋加固钢筋混凝土简支梁的抗弯性能,探讨体外预应力CFRP筋加固混凝土梁抗弯承载力的计算方法.方法 通过对13根体外CFRP筋加固试验梁的静载试验,分析加固梁的破坏形态、裂缝开展、挠度、混凝土应变、体内受拉钢筋和体外CFRP筋应变的变化情况,对比分析各种因素对加固梁极限荷载的影响.结果 加载过程中,跨中截面混凝土的平均应变沿梁高基本呈直线分布;当体外CFRP筋弯折角度大于10°时,对梁体抗弯性能不利;随着混凝土强度的提高,加固梁抗弯承载力的提高不明显.对于体内受拉钢筋配筋率较大的梁,采用体外预应力CFRP筋加固效果并不明显.结论 体外CFRP筋加固钢筋混凝土梁梁体的平均应变仍符合平截面假定,在实际加固工程中应该考虑带载水平的影响,对于忽略二次效应后的体外预应力CFRP筋加固体系,抗弯承载能力可进行简化计算,简化计算结果与实测结果吻合较好.     

钢纤维增强混凝土梁的抗剪强度研究

根据钢纤维混凝土的塑性理论,确定了钢筋、混凝土以及钢纤维混凝土的屈服条件,建立了具有两个位移参变量的钢纤维增强钢筋混凝土梁斜截面破坏机构,应用塑性分析的上限定理,由能量法推导出斜截面剪切破坏荷载的函数表达式,对其进行优化求解得到极限荷载.通过调整钢纤维混凝土层厚,使计算公式同时适用于普通钢筋混凝土梁、钢筋钢纤维增强部分混凝土梁和钢筋钢纤维增强全截面混凝土梁的斜截面剪切破坏的极限荷载计算.实例计算表明:计算结果与试验结果吻合良好,证明了计算理论及方法是正确的.     

预应力混凝土框架结构的非线性分析

预应力钢筋的存在改变了混凝土结构的受力特点,普通混凝土结构的分析方法不能充分考虑预应力钢筋的影响。本文针对预应力混凝土框架结构特点,提出了一种适用于分析预应力混凝土框架结构的模型。该模型以杆单元模型为基础,考虑箍筋和截面剪力分布,几何非线性和材料非线性,混凝土开裂破坏,以及粘结应力。通过预应力混凝土框架试验对该模型进行了验证。     

部分预应力混凝土梁按使用性能的设计

本文根据部分预应力混凝土梁正截面极限强度要求,引入预应力度β和总配筋指标q_o概念,导出了计算预应力和非预应力钢筋截面积和开裂截面各项应力基本公式。对部分预应力混凝土梁提出了一种合理的分析方法和计算步骤,便于在桥梁设计中应用。通过对30米标准跨径梁桥的主梁计算,结果表明,按本文公式计算的部分预应力混凝土梁,与全预应力混凝土相比,既节约了高强钢筋,改善了结构的性能,减少了反拱度,又能满足裂缝宽度和各项应力条件的要求。     

预应力混凝土框架结构的非线性分析

预应力钢筋的存在改变了混混土结构的受力特点,普通混凝土结构的分析方法不能充分考虑预就风筋的影响。本文针对预应力混凝土框架结构特点,提出一种适用于分析预应力分析预应力混凝土框架结构的模型。该模型以杆单元模型为基础,考虑箍筋和截面剪力分布,几何非线性和材料非线性,混凝土开裂破坏,以及粘结应力。通过尖力混凝土框架试验对该模型进行了验证。     

体外及体内无黏结预应力梁的有限元模拟

为简化无黏结预应力梁的分析过程，利用通用有限元程序建立了体外及体内无黏结预应力混凝土梁
的分析模型.该模型由两类主单元组成，即混凝土梁单元和体外/体内无黏结预应力筋桁架单元这两类主单
元的端部节点用多点约束（MPC）连接.在体外预应力梁的转向块处，或沿体内无黏结预应力梁全跨并以比
较小的间隔处，设置刚度足够大的弹簧单元利用修正的Riks算法跟踪结构的非线性全过程响应.分析结果
表明，二次效应会对体外预应力梁的弯曲刚度和极限承载力产生较大的不利影响，无黏结预应力筋的极限
应力增量随着非预应力筋配筋率的增加而减小.     

体外预应力加固钢筋混凝土连续梁受力性能与计算分析

通过4根钢筋混凝土连续梁体外预应力加固试验,对预应力加固连续梁的裂缝、挠度、承载力等受力性能进行研究,提出预应力加固连续梁极限承载力的影响因素,并对预应力加固连续梁的计算进行了分析。试验证明：预应力加固钢筋混凝土连续梁能使其刚度和抗裂性能有较大的提高,并能有效地提高加固梁的受弯承载力;加固梁混凝土强度等级、预应力筋的线形、施加预应力大小和二次效应的作用对预应力加固连续梁极限抗弯承载力都有较大的影响,预应力加固设计时必须综合考虑。     

折线型体外预应力筋梁极限状态分析

对配有折线型体外力筋的体外预应力混凝土简支梁极限状态进行分析,建立了极限状态下,转向块处力筋自由移动时弯矩、挠度及体外预应力筋应力增量的计算方法.采用的计算方法具有较强的通用性,为研究和设计各种体外预应力结构提供了一种简便、直接的计算公式.     

体外CFRP预应力筋混凝土连续梁极限承载力简化计算

将同济大学李国平提出的体外钢筋极限应力和有效高度求解简化公式运用到体外CFRP预应力筋混凝土连续梁极限承载力的计算推导中,据此得出混凝土连续梁极限承载力。然后用新加坡国立大学Kiang Hwee Tan andRobert A.Tjandra等人所做的试验结果进行比较,比较结果表明理论推导值与实验值相差不大。     

体外预应力混凝土梁非线性有限元数值建模分析

体外预应力混凝土结构在新建结构和旧有结构加固方面得到了广泛运用,由于其体外索和梁体在受力过程中变形不相协调的特点使计算比较困难,采用有限元进行数值分析是常用的一种方法．体外预应力混凝土结构有限元建模有其特殊性,如何建立有限元模型是正确分析的基础．本文详细介绍了如何运用ANSYS对体外体外预应力混凝土简支梁进行有限元建模及全过程分析,包括单元选取、本构关系的选用、网络的划分、计算的设置等,最后通过实例验证了该建模方法的正确性．     

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。     

体外预应力加固大跨度混凝土梁的试验研究

大跨度钢筋混凝土梁加固技术作为一门学科正在迅速发展,提出了许多切实可行的加固方法。以天津某加固改造工程为背景,通过对12根简支梁及6榀框架梁进行体外预应力加固试验,分析加固后梁体的承载能力及使用性能,提出了适合本工程的正截面抗弯承载力计算公式及力筋极限应力增量计算公式。结果表明混凝土梁采用体外预应力加固时,可以显著减小梁体跨中挠度及裂缝宽度;承载力极限状态下,可以显著提高梁体抗弯极限承载力;采用适量预应力筋,加固后梁体的破坏形态仍为适筋梁延性破坏等结论。     

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。     

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。