三腹杆体外预应力索内力分析及模拟验证

本文提出的三腹杆体外预应力加固简支梁是通过在体外索跨中及两侧1/4处腹杆的伸长来实现预应力的施加,腹杆使体外索内切于抛物线。基于体外索与腹杆的基本假定,介绍了新型转向装置和预应力施加方法。本文推导了体外索的方程和各段索内力表达式,并推出了体外索跨中挠度增量与两侧1/4处挠度增量的关系式。通过循环迭代的方法,得到了索长增量与跨中挠度增量的关系、索长增量与腹杆荷载的数学表达式,并通过有限元软件ABAQUS进行模拟验证。结果表明:靠两端索的内力大于内侧索内力;两侧1/4处挠度增量为跨中挠度增量的3/4;利用推导出索长与腹杆荷载增量的关系与模拟结果对比,结果发现两者基本呈线性关系,并且当荷载步距较小时,理论值与模拟值基本吻合。荷载步距越小,计算精度越高。分析结果为实际工程加固简支梁提供参考。     

体外预应力筋加固简支梁的对比分析

运用ANSYS软件进行了不同线型的体外预应力筋加固简支梁的有限元分析。模型中考虑了材料非线性、几何非线性,忽略了梁体与转向块处、体外索的摩擦,将模拟结果与试验梁实测值比较,结果表明有限元模型精度较高,结果吻合良好。利用仿真分析方法,模拟了在施加体外预应力及加载过程中混凝土梁应力、挠度及极限荷载的变化,转向块对应力、挠度等的影响。     

钢筋混凝土简支梁体外预应力加固法的挠度分析

为分析体外预应力加固对钢筋混凝土梁挠度的影响,介绍体外预应力加固混凝土简支梁的试验过程,并采用Ansys有限元软件对试验过程进行模拟,通过试验现象和有限元模拟,对加固前、后混凝土梁的挠度进行分析比较,以此说明体外预应力加固混凝土梁可以减小挠度,有限元可以有效地模拟体外预应力加固梁荷载-挠度的相关曲线,为实际工程提供参考数据。     

竖张双折线体外预应力加固RC梁抗裂分析

采用体外预应力竖向张拉双折线布筋加固方法,对2根对比梁和9根不同体外预应力配筋率、不同工况下矩形钢筋混凝土简支梁进行了抗弯性能试验研究。试验结果表明,采用体外预应力加固RC梁可以显著提高其极限承载力和抗裂能力。在试验结果基础上,运用应力图形分解法,结合内力及力矩平衡,推导了体外预应力混凝土矩形截面梁开裂弯矩的简化计算公式,且计算值与试验值吻合良好。     

体外预应力FRP筋加固混凝土单向板抗裂及刚度计算方法

通过6块体外预应力玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋加固混凝土单向板的受弯试验,分析GFRP筋张拉应力和配筋率对混凝土单向板抗裂性能和挠度的影响。结果表明,随GFRP筋张拉应力和配筋率的增大,体外预应力GFRP筋混凝土单向板抗裂荷载提高25%~125%,跨中开裂挠度增加35%~159%,跨中屈服挠度增加21%~36%,跨中极限挠度降低13%~34%。结合本文体外预应力GFRP筋加固混凝土单向板和已有文献的体外预应力FRP筋混凝土梁试验结果,提出适合体外预应力FRP筋加固混凝土单向板和梁抗裂及刚度的计算方法。     

体外预应力加固混凝土梁试验研究及工程应用

钢筋混凝土梁加固技术正在迅速发展,提出了许多切实可行的加固方法。文章介绍了几种常用的加固方法,重点阐述了体外预应力加固混凝土梁的基本原理及研究现状。对6根简支梁及6榀框架梁进行了体外预应力加固试验,提出了正截面抗弯承载力计算公式、力筋极限应力增量计算公式及挠度计算公式并在天津某展览馆加固改造工程中进行了应用,得到了较好的加固效果。     

基于整体变形的部分预应力混凝土梁无粘结筋极限应力增量研究

通过研究无粘结预应力混凝土结构极限应力增量与结构整体变形的关系,提出了一种基于挠度和支座转角的无粘结预应力筋极限应力应力增量的计算方法;并通过理论推导建立了预应力筋极限应力增量与跨中挠度和支座转角的公式,进而利用该计算公式统一了连续梁和简支梁在不同荷载条件和约束分布下的计算。对比了国内外142根试验梁(包括简支梁和连续梁)极限应力增量的试验结果和各计算方法计算所得的结果,结果表明,本文计算方法计算得到的结果与试验结果的吻合程度较高,这说明本文计算方法具有较为广泛的适用性。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过9根预应力碳纤维布加固的钢筋混凝土梁在不同预应力水平和不同配布率下的抗弯性能试验,研究其开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、曲率延性等受力性能。试验结果表明,梁的破坏形态均为碳纤维布拉断;梁的开裂荷载及屈服荷载随碳纤维布的预应力水平或配布率的提高而提高,但屈服荷载的提高幅度明显小于开裂荷载的提高幅度。另外,配布率较低、预应力水平较高的梁的开裂荷载与屈服荷载高于配布率较高而预应力水平较低的梁的开裂荷载与屈服荷载。梁的极限荷载随配布率的提高而提高。在较高配布率情况下,梁的极限承载力随预应力的提高而略有提高。加固梁的曲率延性系数随预应力和配布率的提高而减小。为保证加固梁破坏时具有一定的延性,建议预应力水平最高控制在40%~50%。     

体外预应力混凝土连续梁弯曲性能试验研究

为了研究体外预应力混凝土连续梁的弯曲性能、极限受力状态及内力重分布规律,以施工方法和体内外预应力筋配比为参数,对1根整体式(体内外配筋)和2根节段式(体内外配筋和全体外配筋)体外预应力混凝土连续梁进行了模型试验。通过试验数据分析,得到了模型梁挠度、混凝土应变、体外预应力筋应力与有效高度随荷载变化规律,以及混凝土裂缝发展与分布情况。结果表明:整体式梁的混凝土极限压应变和挠度最大、延性较好但体外预应力筋有效高度减少最大,节段式体内外预应力梁的体外预应力筋极限应力最大,节段式全体外预应力梁的混凝土极限压应变和挠度最小、延性较差、体外预应力筋极限应力及有效高度减少也最小。节段式梁的裂缝主要集中在接缝位置、无斜裂缝,接缝位置的塑性变形使内力重分布更充分。整体式梁内力重分布的区域集中而节段式全体外预应力梁的范围较大,各梁控制截面弯矩增、减幅值不超过10%。     

体外预应力筋极限应力增量的理论分析与试验研究

为研究体外预应力梁受弯破坏过程的力学性能及体外预应力筋极限应力增量,对比分析了各国规范关于体外预应力筋应力增量的计算方法,设计并完成了2根体外预应力波形钢腹板简支组合梁的抗弯承载力试验,编制了非线性全过程分析程序对2根梁进行了分析;以跨高比为主要变量,考虑混凝土强度、截面配筋状况、体外预应力筋有效预应力等因素,以平截面假定为基础,根据极限状态时梁截面内力平衡条件,通过增大受压区混凝土面积建立了体外预应力筋极限应力增量的简化计算公式,并用搜集到的19根试验梁数据对该计算公式加以验证。结果表明:体外预应力组合梁受弯破坏全过程与体内预应力梁基本类似,但是梁破坏时体外预应力筋还未进入屈服阶段,利用各规范公式计算的体外预应力筋极限应力增量比试验值小很多,与试验梁普通受拉钢筋屈服时的体外预应力筋应力增量相当;体外预应力筋的极限应力增量与跨中挠度近似呈直线关系;计算结果与试验结果吻合良好,该公式具有一定的参考价值。     

体外预应力加固简支T型梁使用性能试验研究

体外预应力加固简支梁的试验研究对深入了解体外预应力加固简支梁的机理有理论和实际意义。以试验分析为手段,研究体外预应力加固前后简支梁的性能,分析各级试验荷载作用下的裂缝分布发展、跨中挠度和全梁变形情况。得出体外预应力可以较大程度地提高承载力、抑制裂缝发展和改善梁的变形性能。     

预应力碳纤维布加固RC梁的受弯性能研究

通过试验分析了预应力碳纤维布加固、不同预应力水平对被加固RC梁的开裂荷载、屈服荷载及极限荷载的影响。结果表明:采用预应力碳纤维布来加固钢筋混凝土梁,可以提高其开裂荷载、屈服荷载及极限荷载;碳纤维布所施加的预应力越高,其开裂荷载、屈服荷载及极限荷载就越高。另外,本文推导出了预应力碳纤维布加固RC梁的中和轴高度、极限承载力及挠度计算公式。     

高温(火灾)对无粘结部分预应力混凝土梁抗弯性能的影响

对预加载的无粘结部分预应力混凝土梁的高温(火灾)性能进行了试验研究,受热温度分别为250,450和650℃,加载试验分别在高温下和冷却后进行。研究结果表明,高温将使无粘结部分预应力混凝土梁的预应力发生改变。在升温的初始阶段,预应力筋的预应力有少量增长,当温度达到一定水平时,预应力才开始下降;高温使得无粘结部分预应力混凝土梁刚度下降,但冷却会使无粘结部分预应力混凝土梁的挠度得到一定程度的恢复;随着温度的升高,无粘结部分预应力混凝土梁的极限预应力和极限挠度增量的变小,高温后加载的试验梁的极限应力增量和极限挠度增量比高温下加载的试验梁要大;随着温度的升高,无粘结部分预应力混凝土梁的开裂荷载和极限荷载呈下降趋势,但高温中梁的开裂荷载、极限荷载值均低于高温后的梁。     

体外预应力对简支梁刚度变形的影响

结合算例,主要介绍了体外预应力对钢筋混凝土简支梁刚度加固的优点,对张拉控制力的确定、预应力的损失计算、体外预应力的布置及面积估算进行了分析计算,并对其正截面承载力极限状态、挠度等进行了分析验算,提出了体外预应力加固钢筋混凝土简支梁的一种计算方法。     

体外预应力竖向张拉法加固钢筋混凝土梁试验研究

对7根钢筋混凝土简支梁(2根对比梁、5根加固梁)进行3点加载试验,并通过试验数据,分析了不同张拉控制应力下各梁破坏形态、裂缝开裂情况及受力钢筋、体外预应力筋应变变化规律。试验中采用了加载前施加预应力、加载至开裂卸载施加预应力、加载至开裂不卸载施加预应力3种工况,以模拟实际工程中各种状况。最后,参照各国无粘结预应力筋极限应力理论及基于塑性铰的极限状态理论,研究试验梁的正截面抗弯极限弯矩的计算方法。通过对各国无粘结预应力筋极限应力的计算值对比表明,在二次效应影响较小的情况下,体外预应力结构可采用无粘结预应力结构的研究成果。     

体外预应力混凝土简支梁的效率配筋设计

通过对体外预应力混凝土简支梁中受拉区普通钢筋对结构工作性能的影响分析,明确了在体外索结构中普通钢筋的作用和截面的破坏机理,从充分利用材料强度及提供足够的截面延性出发,提出效率配筋的概念。根据截面的变形关系,推导出效率配筋下索极限应力增量和截面极限强度的计算公式。通过对截面变形参数沿梁长变化的分析,找出了其变化规律,确定了沿梁长方向的截面变形,从而求得锚固和转向点的位移并求出体外索的应力。在此基础上,通过简单的迭代计算,给出了不同转向方式和加载形式下效率配筋的计算方法。     

体外预应力加固混凝土简支梁的试验研究

目前体外预应力技术在已有混凝土结构的加固改造中应用广泛,基于已有的体外预应力加固方法,提出折线式体外预应力钢绞线加固方法,并采用室内试验模拟了实际工程中混凝土受弯构件的工作状况,为体外预应力加固混凝土简支梁提供依据.通过试验研究证明,利用此加固方法加固混凝土简支梁,方便实用,可以明显提高构件承载力和延性,是一种加固钢筋混凝土简支梁较好的方法.     

CFRP加固预应力空心板受弯性能非线性有限元分析

为了有效补充有限的试验研究和进一步深入探讨,采用有限元方法对碳纤维布加固预应力空心板进行了非线性有限元分析。根据4块碳纤维布加固预应力空心板的实验研究结果,建立了合理的三维有限元模型。以不同的粘贴方式为参数,进行碳纤维布加固预应力空心板受弯性能非线性有限元分析。结果表明:碳纤维布总用量一定时,粘贴方式为单层四幅的预应力混凝土空心板的极限承载力和延性最为显著,碳纤维布的应变最大。计算得到的荷载挠度曲线、碳纤维布的应变曲线、开裂荷载和极限荷载都与试验结果吻合较好,可以较好地模拟碳纤维布加固预应力空心板的受弯性能。     

预应力筋材内嵌加固法在混凝土梁中的试验研究

使用预应力筋材内嵌加固工艺,对10根混凝土梁试件进行了加固后的试验研究。试验证明,预应力筋材内嵌加固法,能够很好地改善混凝土梁试件的整体稳定性,加固后混凝土梁试件的开裂荷载值、屈服荷载值和极限荷载值有显著提高。随加固量及张拉预应力值的不同,加固梁的开裂荷载值提高了72.6%~321.26%,屈服荷载值提高了6.19%~99.09%,极限荷载值提高了46.04%~135.27%。说明预应力筋材内嵌加固法能够有效改善加固梁的延性和安全性能,刚度也有明显提高,对裂缝的产生和发展都有约束作用,同时螺旋肋钢丝的高强性能也得到了充分发挥。     

体外预应力加固混凝土框架梁体外筋应力增量分析

体外预应力是后张预应力体系的一个重要分支,已越来越广泛地应用于桥梁工程和建筑结构以及结构加固.应力增量和二次效应是体外预应力结构设计中两个关键因素,同时也是两个难点问题.国内外对体外预应力的研究大都集中在简支梁,而对超静定梁的研究很少,因此有必要对体外预应力超静定梁进行深入的研究.通过试验重点分析了框架粱体外筋应力增量随荷载增长的规律以及应力增量与梁跨中挠度的关系,并通过综合分析国内外研究资料及试验结果,总结出了一些有益的关于体外预应力加固框架梁应力增量的试验结论,并提出了计算超静定结构应力增量的简要计算公式,这对我们今后进行体外预应力超静定结构设计和加同都能够提供一定的帮助,在港口、水坝、桥梁等结构的建设上也都有广泛的应用前景.