空腹式变截面连续梁桥Ｖ形结构受力性能分析

以国内首座含Ｖ形结构的钢混混合连续梁桥为工程背景,明确其施工阶段和成桥运营阶段下的受力状态,掌握其受力特性和关键部位的应力分布情况;开展参数分析,提出该类桥梁的设计优化建议。结果表明:可采用临时扣索支架联合施工空腹式钢混混合连续梁桥主Ｖ形结构,施工过程中结构受力均满足规范要求;施工阶段Ｖ形结构下弦整体受压,上弦整体受拉,最不利施工阶段为浇筑上弦混凝土阶段,最大拉应力2．2ＭＰａ,处于下弦中部顶板处;成桥运营阶段Ｖ形结构下弦整体受拉,上弦整体受压,上弦顶板最大拉应力2．5ＭＰａ,最大压应力18ＭＰａ;随着Ｖ形结构夹角的增大,上下弦交汇处截面承受的弯矩逐渐减小,顶板应力也逐渐减小;保持关键截面应力大小不变的情况下,Ｖ形结构主梁梁高随夹角的增大而减小,Ｖ形结构夹角在125°～145°区间时总造价较经济。     

碳纤维加固钢筋混凝土梁受弯性能非线性有限元分析

研究混凝土、受拉钢筋和CFRP在开裂、屈服、破坏各阶段的工作状态和受力特点,对认识CFRP加固机理和性能有着重要意义。应用ANSYS建立碳纤维加固钢筋混凝土梁有限元模型,利用单元生死技术模拟CFRP的不同工作状态,对试件梁开裂、屈服、破坏全过程进行非线性有限元分析。分析表明:在钢筋屈服后,CFRP加固钢筋混凝土梁在后期抗弯刚度、延性和极限承载能力方面均有增强;在结构承受较大初始荷载情况下,二次受力问题对加固梁的抗弯刚度、极限承载能力、延性存在一定影响;由于CFRP是在钢筋进入屈服阶段,应力停止增长后才发挥巨大作用,二次受力时的加固也能取得较好效果;分析结果与实测数据吻合。     

三峡泄洪坝段孔口配筋方案空间弹塑性分析

采用空间弹塑性有限元法，考虑钢筋和混凝土的联合作用，对三峡泄洪段孔口配筋方案进行了分析研究。确定了设计工况下大坝孔口周围混凝土的开裂范围和钢筋的受力情况。通过逐级加大孔内水压力强度，求得钢筋应力达到屈服时的内水压力超载系数，用以估计孔口配筋后的强度安全度。研究结果表明，对于泄洪坝段的泄洪深孔，当采用典型配筋方案时，在设计荷载的作用下，孔口周围仅在局部区域发生开裂，最大开裂深度约0．5m；在内水压力超载系数为2．8时，孔顶钢筋开始屈服，孔顶混凝土形成数道纵深裂缝，这时孔口达到了极限承载力状态。     

TRC加固水工偏心受压结构的抗裂性能初探

为研究纤维编织网增强混凝土(Textile reinforced concrete,简称TRC)加固偏心受压水工结构的抗裂性能,对6根偏压短柱进行试验,研究了配网率和前期受力对TRC控制偏心受压结构裂缝的影响,在此基础上,建立了TRC加固下的偏心受压结构的裂缝扩展理论,进一步分析了裂缝的扩展规律。研究结果表明:对于一次受力结构,以基体材料开裂、受拉钢筋屈服为界限点裂缝呈现出3个扩展阶段;对于二次受力结构,滞后应变(前期受力历史造成)小于基体材料开裂应变时,裂缝扩展以加固点、基体材料开裂和受拉钢筋屈服为界限点呈现出4个扩展阶段,而当滞后应变大于基体材料开裂应变时,裂缝扩展以加固点、受拉钢筋屈服为界限点呈现出3个扩展阶段;在扩展阶段转变处,裂缝扩展速率(偏压荷载与裂缝扩展深度的比值)突增,但是在同一阶段内裂缝扩展速率逐渐减小;采用TRC可以有效地控制偏心受压结构主裂缝的发展,配网率越高,裂缝分布越均匀,条数越多,间距和扩展速率越小;前期受力对采用TRC抑制裂缝深度扩展的影响明显,而对抑制裂缝宽度扩展的影响较轻,总体而言前期受力历史越大,效果越差。     

温度变化对大型预应力混凝土倒虹吸结构受力的影响

预应力混凝土倒虹吸结构是一个受力状况复杂的大体积混凝土结构,在温度变化作用下,其应力状态难以确定。为此,运用三维有限元对倒虹吸结构进行了数值分析,确定其在无温度变化、最大温升、最大温降情况下9种工况的应力分布状态。结果表明,在各种设计工况荷载作用下,无温度变化时,预应力混凝土倒虹吸结构均没有产生拉应力;但在温度变化时,工况Ⅰ和工况Ⅲ均产生了较大的拉应力。其中,在温升情况下,工况Ⅰ底板下表面和工况Ⅲ顶板上表面产生拉应力大小分别为1.53 MPa和1.72 MPa;在温降情况下,工况Ⅰ边墙内侧、工况Ⅲ顶板下表面、工况Ⅲ底板上表面和工况Ⅲ边墙内侧产生拉应力大小分别为1.36MPa、1.77MPa、1.85MPa和1.65MPa。因此,温度变化对倒虹吸结构的影响是不容忽视的。     

坪底水库底孔坝段应力分析

坪底水库共设2个底孔坝段,单个底孔坝段长14 m,泄流孔洞6 m×6 m,进口设进水塔,出口设弧形工作门,工作状态复杂,针对该坝段的特点建立有限元计算模型,进行受力分析。经计算,该坝段在各种工况下,底孔结构及坝体最大应力均小于该部位混凝土抗拉、压设计值,坝踵无拉应力,坝址压力小于坝基承载力,底孔与横缝之间坝体的应力性态良好,未出现拉应力,底孔未对坝体结构造成不利影响。因此,该底孔坝段结构是安全的,其结构设计可为类似工程提供参考。     

钢衬钢筋混凝土地面管在依萨河二级水电站中的应用

依萨河二级水电站压力管道最大设计压力为９．９４ＭＰａ，末段长２８１．３１ｍ的特高压管段采用了钢衬钢筋混凝土地面管。通过计算分析、模型试验、结构设计和原型观测，摸清了钢衬和钢筋的联合受力特性、混凝土的开裂特征和结构整体安全度，从而得出了带有规律性的结论。     

依萨河二级水电站钢衬钢筋混凝土地面管的研究与应用

依萨河二级水电站压力管道最大设计压力９．９４ＭＰａ，末段２８１．３１ｍ的特高压管段采用了钢衬钢筋混凝土地面管，通过计算分析、模型试验、结构设计和原理观测，摸清了钢衬和钢筋的联合受力特性，混凝土的开裂特征和结构整体安全度，从而得出了带有规律性的结论。     

某新型三层复合盾构输水隧道精细化有限元分析

以一种新型的外衬管片－内衬混凝土－输水钢管三层复合衬砌输水隧道为例,采用ＡＢＡＱＵＳ有限元软件建立精细化模型结构,研究了在外部水土压力和内部水压力作用下管片、螺栓、内衬混凝土、输水钢管的受力情况。研究表明,正常通水工况下,输水隧道结构满足承载力要求。研究结果可为输水隧道结构的优化设计提供参考依据。     

大型倒虹吸结构预应力钢筋张拉施工顺序研究

结合南水北调中线工程南沙河倒虹吸预应力混凝土结构设计，采用三维有限元方法，以施工完建期倒虹吸结构受力状态为基准，分析研究了底板、顶板和竖墙预应力钢筋张拉施工顺序及回填土高度对倒虹吸结构的受力影响规律，提出了以缩短工期为目标的倒虹吸结构预应力钢筋的合理张拉施工顺序，为施工组织设计提供研究依据。     

影响混凝土外观质量的拉丝孔处理方法

在混凝土施工过程中,为保证混凝土表面光洁,模板牢固和混凝土成形尺寸,对模板加固时,一般采用对拉螺栓(φ12或φ14的光圆钢筋两端过丝)加固,拆模后,将钢筋用手持切割机割除,这样处理后,螺栓端部外露于混凝土表面,经过一段时间钢筋生锈,影响混凝土外观质量,同时对于有防水要求的墙体,不利于防水。在燕山水库泄洪洞工程混凝土施工过程中,对模板的加固同样采用对拉螺栓进行加固,并在此基础上有所改进:在对拉螺栓端部靠近模板3cm位置处,焊一直径     

钢纤维掺量对超高性能混凝土力学性能影响研究

为研究钢纤维体积掺量对超高性能混凝土（ＵＨＰＣ）力学性能的影响,设计并制备了钢纤维体积掺量分别为1．0％、1．5％、2．0％的三组ＵＨＰＣ试件,开展了坍落度、扩展度、抗压强度和四点弯曲试验。结果表明:随着钢纤维体积掺量从0％ ～2％,坍落度从265ｍｍ降到了2４0ｍｍ,扩展度从5４0ｍｍ降到了４25ｍｍ,抗压强度从103．9ＭＰａ提高到了123．7ＭＰａ。当钢纤维掺量分别为1．0％、1．5％和2．0％时,抗弯强度分别为16．7ＭＰａ、23．1ＭＰａ和23．8ＭＰａ,弯曲韧性分别为87．6Ｎ·ｍ、116．0Ｎ·ｍ和122．8Ｎ·ｍ。随着钢纤维掺量的增加,ＵＨＰＣ流动性降低;ＵＨＰＣ抗压、抗弯强度和弯曲韧性呈增长趋势,但是增长趋势减缓。由于钢纤维主要承受拉应力和桥接基体,所以在抗压强度、抗弯强度和弯曲韧性指标中,抗弯强度和弯曲韧性指标增长幅度更大。     

半预制ＵＨＰＣ外壳叠合盖梁试设计研究

以某天桥为工程背景，对提出的半预制ＵＨＰＣ外壳叠合盖梁（简称ＵＲＣ盖梁）进行试设计。应用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ建立有限元模型，进行吊装阶段、施工阶段和运营阶段的受力分析，结果表明:吊装阶段中，ＵＨＰＣ外壳的最大拉应力和挠度较小，满足规范要求；后浇混凝土阶段中，ＵＨＰＣ外壳在承载能力极限状态下的最大拉应力和正常使用极限状态下的挠度在规范限值内；运营阶段中，承载能力极限状态下的ＵＨＰＣ外壳和核心混凝土最大压应变小于混凝土的峰值压应变，箍筋和纵筋的最大应力小于钢筋的屈服强度，ＵＲＣ盖梁和ＲＣ盖梁正常使用状态下的挠度较为接近，且满足规范要求。     

大掺量矿渣粉煤灰混凝土试验研究——一种低热、高强、大流动性混凝土

大掺量矿渣粉煤灰混凝土是一种低热、高强、大流动性混凝土。对该混凝土的工作性、抗压强度和劈拉强度、静力抗压弹性模量、抗折强度和极限弯拉应变、绝热温升以及混凝土的孔结构等主要物理力学性能进行了测试。结果表明，该混凝土具有大流动性（坍落度２３ｃｍ±２ｃｍ）、低绝热温升（Ｔ＝２２．９４℃，２０．３９℃）和高强度（ｆｃ．９１＝４１．５ＭＰａ，３４．７ＭＰａ）等性能，适用于高强度大体积混凝土工程。采用大掺量矿渣粉煤灰，并配合高效减水剂，可配制出高性能混凝土     

基于塑性损伤模型大型调压井混凝土结构开裂特征分析

赞比亚下凯富峡水电站上游调压井位于山梁处,混凝土结构裂缝直接影响结构安全。基于塑性损伤理论,建立钢筋混凝土非线性模型,采用植入式杆单元模拟钢筋力学效应,并用简支梁构件试验结果和公式解验证了数值计算结果的合理性。应用此模型计算分析了内水压力作用下的调压井混凝土结构应力应变分布规律及裂缝开展过程和分布特征。研究结果表明,高内水压力作用下的调压井混凝土结构仅局部区域截面被裂缝贯穿,钢筋最大拉应力小于钢筋屈服强度的50%,裂缝宽度小于允许值0.3 mm;检修闸门槽直角处的斜向钢筋可以有效压制裂缝开展。调压井混凝土结构稳定满足要求,研究成果可为工程设计提供指导。     

基于ANSYS对输水隧洞结构的有限元分析

结合某生态引水工程实例,利用ANSYS建立Ⅴ类围岩输水隧洞的二维有限元模型,研究了隧洞在正常运行工况和检修工况下的应变和应力状态。研究结果表明:在两种工况下衬砌结构均表现为竖向位移;隧洞的底部范围内表现为拉应力,隧洞的两侧表现为压应力,且衬砌结构的最大拉应力超过混凝土的抗拉设计强度,最大压应力未超过混凝土的抗压设计强度。     

大尺寸弧门支承梁结构设计及闸墩受力状态研究

文中采用常规理论方法对承受较大水荷载的弧门支承梁进行抗弯、抗剪及抗裂验算;同时采用三维有限元数值分析方法,对多种工况下弧门支承梁及闸墩受力状态进行数值模拟分析.研究结果表明,在大弧门推力作用下,闸墩颈部产生较大拉应力,但拉应力向上游衰减较快,且仅表面混凝土拉应力超出混凝土抗拉强度标准值,可通过配置扇形钢筋来限制裂缝开展...     

坝内埋管结构的极限状态与设计方法研究

针对以钢筋屈服为标志的承载力极限状态和以此极限状态为依据的配筋计算方法不能完全反映联合承载坝内埋管结构的实际的情况,提出了以管周混凝土拉应变值达到埋管结构临界应变极限值时的状态为埋管结构的极限状态,并据此建立了钢衬钢筋混凝土坝内埋管结构的设计计算方法,为同类结构的工程设计提供参考。     

无粘结环锚预应力混凝土衬砌应力状态分析

无粘结环锚预应力混凝土衬砌是有压水工隧洞采用的一种新型衬砌型式,由于衬砌结构组成体系复杂,导致其内部应力状态分布极为复杂,且在不同工况下受力会发生显著变化。为了解该结构在施工期和运行期的受力状态,并及时掌握衬砌安全状况,对小浪底排沙洞环锚预应力衬砌张拉期和运行期的应力状态进行了研究。采用等效荷载法和实体建模法相结合的方法建立数值模型,通过对应力状态计算和应力状态现场实测值进行对比,明确了不同工况下预应力衬砌受力状态。研究结果表明,小浪底排沙洞环锚衬砌在张拉期和运行期预应力状态都处于安全范围。研究结果对无粘结环锚预应力混凝土衬砌的设计、施工具有重要参考意义。     

基于单弹簧联结单元法的白鹤滩拱坝孔口配筋非线性有限元分析

采用单弹簧联结单元法及混凝土四参数损伤模型,对施工期工况下白鹤滩拱坝的6~#底孔结构进行了钢筋混凝土三维非线性有限元计算,分析了配筋对孔口结构应力状态的影响,以及配筋后混凝土的损伤情况、钢筋应力分布及裂缝开展宽度等。结果表明,加入钢筋对该孔口大部分区域的混凝土应力影响不大,但会使大梁、下游闸墩等拉应力较大部位的应力状态有所改善;该孔口中仅在大梁与闸墩结合处发生轻微损伤,加入钢筋能在一定程度上限制损伤的增大和扩展;6~#底孔中钢筋应力不大,裂缝开展宽度满足规范要求。