体内体外混合预应力配束连续刚构桥力学性能对比分析

以重庆新滩大桥体内体外混合配束连续刚构桥为工程实例,运用有限元软件分析其左幅全体内预应力与右幅体内体外混合配束的受力特点,并对比左右幅桥梁相同位置处的剪应力、经济性及工程实用性,得到连续刚构桥的体内体外混合配束的特点及优势,进而探讨采用优化配置的纵向体内体外预应力钢束取代竖向预应力筋来承担混凝土的主拉应力的可行性,避免由于竖向预应力的施工质量难以保证,使成桥后主梁易出现混凝土开裂等病害。     

体外预应力筋极限应力和有效高度计算方法

为了建立体外预应力混凝土梁抗弯承载力简化计算方法,通过系列模型试验形成体外预应力筋极限应力和有效高度的基础数据;基于试验验证的非线性有限元计算方法,分析试验加载方式与我国桥梁规范设计荷载的差异以形成相应的修正系数;根据试验结果分析体外预应力筋极限应力和有效高度随试验参数的变化规律,研究有效高度变化产生的抗弯承载力的二次效应;基于上述分析结果,采用施工方法、跨高比、体内受拉钢筋配比等参数,建立体外预应力筋极限应力和有效高度的回归计算公式,并通过试验数据进行验证;最后按照我国公路桥梁设计可靠度水平和现行规范要求对计算公式进行修正,提出体外预应力筋极限应力和有效高度计算方法。该计算方法能较有效的反映各主要因素对体外预应力筋极限应力和有效高度的影响规律。     

大跨径连续梁桥体外预应力损失的数值分析与实桥测试

预应力损失是大跨径梁桥长期下挠的重要影响因素,传统的体内预应力束存在管道压浆密实度难保障和预应力损失难测试等问题,使得桥梁永存预应力难以量化、结构运营状态难辨识。体外预应力具有损失少、永存应力可测试、主动受力等优点,目前体外预应力用于连续梁桥的工程案例还很少。本研究基于某预应力混凝土连续箱梁桥体内与体外混合配束特点,通过数值有限元分析和现场实测研究了体外预应力的损失规律。数值有限元分析表明体外预应力在施工完成后预应力损失在10%以内,运营阶段随着收缩徐变稳定后最终预应力损失在20%以内。实桥测试显示体外预应力在张拉完成50天后基本趋于稳定且损失率在6%以下,小于理论计算结果。本研究表明体外预应力技术可以很好地应用于大跨径连续梁桥设计建造中,预应力损失量低于设计预期,桥梁具有很好的预压应力储备。     

体外预应力钢束在汽车活载作用下的应力变幅分析

利用研发的体外预应力混凝土桥梁结构弹性阶段非线性分析专用程序 ,对几种典型跨径体外预应力混凝土梁桥的体外预应力钢束在汽车活载作用下的应力变幅进行分析。研究了简支梁中结构跨高比、体外预应力钢束与结构的粘结关系、转向块间距等参数对计算结果的影响 ,以及连续梁中施工方案、体内钢束和体外钢束的配束比例、连续跨个数和钢束布置形式等参数对计算结果的影响。同时也与相同条件下的传统体内预应力结构的预应力钢束的应力变化幅度进行比较。这项研究是体外预应力钢束体系疲劳评价研究的一部分。     

FRP筋体外预应力混凝土梁的极限强度分析

通过梁截面的应力—应变关系,在分析体外预应力混凝土梁整体变形的基础上,得到了极限状态下体外预应力FRP筋的极限应力和混凝土梁的极限抗弯强度。本文将体外预应力FRP筋应力的增加看作是作用在梁上等效荷载的增加,因此可以考虑不同的外荷载形式(包括对称荷载和不对称荷载)、不同的截面形式以及不同的体外预应力FRP筋布置对梁极限状态的影响。计算结果与已有试验结果吻合良好。     

基于挠度的体外预应力梁应力增量统一算法

体外预应力筋应力增量的计算,是体外预应力结构在两种极限状态设计中的关键问题之一.由结构变形前后的几何关系,推导弹性阶段体外预应力筋应力增量的计算公式,并以此建立力筋应力增量与梁体跨中挠度的关系,进一步延伸到承载力极限状态力筋应力增量的计算,使体内、体外无黏结预应力筋在两种极限状态下应力增量的计算得到统一.公式考虑组合荷载作用的情况,并反映二次效应的影响.在以上推导的基础上,建立极限状态下应力增量计算的实用方法,方便工程应用;对美国学者Naaman所提出的黏结折减系数法进行改进,从理论上推导极限状态下的黏结折减系数;从减小二次效应的角度,对转向块的布置位置进行优化.最后,应用该方法与围内外3批试验进行对比,计算结果与试验结果吻合良好.     

截面预应力混凝土连续箱梁桥施工监控量测

变截面预应力混凝土连续箱梁桥的施工受施工流程、工艺水平、受力阶段等多种因素影响,如梁体恒载、二期恒载、施工临时荷载、风荷载、预应力、临时约束、桥位变形、基础沉降、施工误差等,使得其施工过程非常复杂。因此,有必要通过现场监测和监控计算等手段,对主梁施工过程中的结构内力和位移状态进行有效地监测、分析、计算和预测,以便为施工提供施工控制信息,从而保证整个结构在施工过程的安全并最终达到设计成桥状态,符合设计状态要求。     

节段预制箱梁体外束极限应力增量计算方法

在考虑体内体外混合配束节段预制箱梁变形和破坏特征的基础上,提出推导节段预制箱梁体外筋应力增量的基本假设,建立节段箱梁梁体变形前后的几何关系,分3阶段详细揭示节段预制箱梁的受力机理,给出了每阶段体外筋长度的变化量,最终推导了双转向块、三分点加载情况下的节段预制箱梁体外预应力筋极限应力增量的计算公式。根据3根不同配束比的体内体外混合配束节段预制箱梁试验体外束应力增量测试数据,对提出的公式和另2种计算预应力增量的典型公式进行了验证,结果表明提出的公式计算结果与试验实测数据吻合较好。     

体外预应力在桥梁结构加固中的理论分析与技术应用研究

体外预应力技术隶属于无黏结预应力的一种受力形式,预应力索可以是单根或多根通过锚固点与转向块而置于混凝土之外,其他部分的预应力索与结构柱体分离而改变受力体系,故称之为体外预应力。可用于新建桥梁的设计与旧桥上部结构的拓宽及加固,适用于极限状态理论设计条件下的适筋梁、超筋梁和少筋梁的加固与利用。     

体外预应力混凝土梁极限状态下体外筋极限应力确定

通过对国内外关于无黏结预应力混凝土结构极限状态下预应力筋极限应力计算公式的探讨,指出对体外预应力混凝土结构体外筋极限应力运用体内无黏结筋的计算方法来确定有一定偏差,体外预应力筋极限应力在设计中如何准确确定应进一步研究探讨。     

Experimental monitoring of the strengthening construction of a segmental box girder bridge and field testing of external prestressing tendons anchorage

Prestressed concrete segmental box girder bridges are composed of short concrete segments that are either precast or cast in situ and then joined together by longitudinally post-tensioning internal, external, or mixed tendons. The objectives of this study are to monitor the construction process of the external prestressing tendons to strengthen the bridge structure and perform a field load test to measure the strain and the deflection of the anchorage devices of the external prestressing tendons to determine the state of these devices after tension forces are applied. The monitoring process of the external prestressing tendons construction includes inspecting the cracks in the diaphragm anchorage and the deviation block devices before the tension forces are applied to the external tendons; measuring the deformation of the steel deviation cross beam during the tension process; measuring the deformation of the box girder after different levels of tension forces are applied; measuring the elongation of the external tendons in each level of the tension; and measuring the natural frequency of the external tendons after the tension process is complete. The results of the monitoring process show that the measured values of the deformation, the elongation, and the natural frequency meet the requirements. Therefore, there is no damage during the construction and the tensioning of the external prestressing tendons. A field load test is performed to the anchorage beam, the steel deviation block devices, and the steel deviation cross beam. The field load test results of the anchorage devices show that the values of the strains, the stresses, and the deflection are less than the respective allowable limit values in the requirements. Therefore, the anchorage devices have sufficient strength, and the working state is good after the tension forces are applied to the external prestressing tendons.     

采用体外预应力钢束的钢箱梁桥设计探讨

本文介绍一种采用体外预应力钢索的钢箱梁桥，它的计算理论、模型试验、结构设计以及实桥测试结果，这种简称为钢箱索梁桥的新型桥梁结构特别适用于跨径较大但梁高受限的情况。     

考虑时变因素修正的混凝土斜拉桥换索前初态模型

为准确掌握混凝土斜拉桥换索施工前的索力和主梁受力状态,建立的换索施工前的初态分析模型,需要对其运营期间混凝土收缩徐变、预应力索应力松弛、恒载性超载等因素产生的影响进行评估。而混凝土弹性模量、徐变、收缩及预应力筋松弛等因素具有与时间历程和应力历史紧密关联的材料非线性特征,采用有限元增量分析是合理的选择。为此,在时间历程划分的基础上,推导了考虑材料徐变、松弛、收缩影响的弹塑性有限元求解方程,建立了时间增量步内单元计入徐变、收缩、松弛影响的数值函数表达式,给出了斜拉索损伤刚度修正的具体措施和恒载性超载影响计入的分析方法,建立的初态模型分析技术进一步改善了混凝土斜拉桥运营期的桥梁状态评估方法。     

采用体外预应力加固简支实腹钢梁的设计计算

体外预应力加固方法是提高钢梁承载能力、改善其受力性能的一种简单易行的方法。本文对体外预应力加固简支实腹钢梁时体外预应力筋的线形布置、预应力损失以及内力增量的计算和体外预应力筋截面面积的确定进行了分析 ,并且对加固后钢梁的设计计算进行了研究 ,最后通过一实例进行了设计计算     

单向体外预应力加固RC双向板的试验研究

对RC双向板的加固采用粘贴补强技术存在诸多施工难点,如混凝土板底的大面积打磨处理、粘胶层涂抹时的厚度控制、大面积钢板的安装就位等等。体外预应力加固技术则不存在上述问题,它不仅施工方便,而且可以主动消除新加部分的应力滞后。通过5块RC简支双向板的单向体外预应力加固试验,研究了预应力钢筋的张拉控制力及其布筋形式对双向板受力性能的影响。试验结果表明,体外预应力可有效地改善双向板的受力性能,提高双向板的极限承载能力,在双向板的跨中区段"集中布置"体外预应力钢筋加固效果最佳。     

体外预应力的设计与研究

全球经济的不断发展给各行业的科技研究提供了良好的基础条件,体外预应力技术作为可靠的桥梁建筑技术,其应用也愈加广泛。本文主要对体外预应力体系的组成与特点、体外预应力技术应用以及具体的施工工艺和抗火措施等进行了分析与研究。     

蛋形消化池结构的受力分析和预应力方案选择

针对蛋形消化池结构受力的复杂性、特殊性及结构本身的尺寸限制,提出了沿环向与子午向配筋和沿45°倾斜方向配筋两种预应力设计方案,通过对两种方案的比较,确定了沿环向与子午向配筋方案,该方案较好地解决了蛋形消化池结构在各种受力工况下的使用要求,能很好地满足预应力体系对结构构造的要求。     

体外预应力技术在结构加固工程中的应用

结合工程实际,阐述了体外预应力加固技术的设计方法和施工工艺,包括体外预应力加固设计步骤、束形选择与优化、锚固节点和转向器的构造要求等。实践证明,体外预应力加固技术是一种经济适用、施工简单、效果显著的加固方法,值得推广。     

体外预应力混凝土桥梁的发展趋势

体外预应力混凝土桥梁有维修及更换方便、旧桥加固不中断交通等优点,被广泛应用于桥梁结构的新建及加固。阐述了体外预应力混凝土桥梁结构的未来发展方向,包括高强度和高性能混凝土材料的应用、预应力筋的材料性能改进及体外预应力结构设计理论的进展。事实证明,体外预应力桥梁结构已成为现代预应力桥梁结构技术的重大发展和新技术标志。