钢-混凝土组合梁体外预应力筋极限应力研究

对国内外有关钢 混凝土组合梁体外预应力筋极限应力的研究成果进行了较为系统的综述。根据近期完成的 4根体外预应力钢 混凝土组合梁单调全过程试验 ,提出了体外预应力筋预应力损失的设计建议。基于虚功原理和变形协调条件分别推导了体外预应力筋弹性增量和极限应力的计算公式 ,在此基础上建立了体外预应力钢 混凝土组合梁抗弯承载力的计算公式 ,并编制了计算程序 ,程序计算值与试验结果吻合良好     

预应力钢-混凝土连续组合梁的变形分析

对预应力钢-混凝土连续组合梁在正常使用极限状态下的变形计算进行分析。分析考虑钢与混凝土之间的滑移效应,建立简化计算模型,并在此基础上,提出混凝土支座开裂区长度以及预应力筋内力增量的计算公式,给出两跨预应力连续组合梁跨中挠度的计算图表。分析结果表明,两跨预应力连续组合梁变形计算公式计算正常使用极限状态预应力筋的内力值精度较高,不考虑预应力筋内力增量的变形计算值较试验值偏大,考虑预应力筋内力增量的变形计算值精度有明显提高,与试验结果吻合较好,可供工程设计参考。最后在两跨预应力连续组合梁变形计算公式的基础上提出预应力连续组合梁变形计算的通用方法。     

预应力钢-混凝土连续组合梁的变形分析

对预应力钢-混凝土连续组合梁在正常使用极限状态下的变形计算进行分析。分析考虑钢与混凝土之间的滑移效应,建立简化计算模型,并在此基础上,提出混凝土支座开裂区长度以及预应力筋内力增量的计算公式,给出两跨预应力连续组合梁跨中挠度的计算图表。分析结果表明,两跨预应力连续组合梁变形计算公式计算正常使用极限状态预应力筋的内力值精度较高,不考虑预应力筋内力增量的变形计算值较试验值偏大,考虑预应力筋内力增量的变形计算值精度有明显提高,与试验结果吻合较好,可供工程设计参考。最后在两跨预应力连续组合梁变形计算公式的基础上提出预应力连续组合梁变形计算的通用方法。     

预应力钢-混凝土连续组合梁的非线性有限元分析

以六根两跨预应力钢-混凝土连续组合梁的系列试验结果为基础,以通用有限元程序MSC.MARC(2005r2)为平台,提出了用于模拟预应力连续组合梁非线性全过程受力行为的精细有限元模型,并给出了单元选取、材料建模以及整体组装的详细过程。有限元分析基于弹塑性本构模型,能充分考虑材料非线性和几何非线性,反映结构受力全过程中预应力筋内力变化、滑移效应、内力重分布、应力分布、曲率分布以及塑性铰形成等复杂特性,深入揭示了预应力连续组合梁的受力机理和特点。模型计算结果和实测结果以及理论分析结果吻合良好,表现出良好的数值特性。文中模型对于预应力连续组合梁的精细化分析具有较高的精度和广泛的适用性,为研究预应力连续组合梁受力性能提供了强有力的工具。     

波纹钢腹板体外预应力组合梁弯曲性能分析及试验研究

波纹钢腹板体外预应力组合梁作为一种新颖高效的桥梁结构正在引起广泛关注。在对波纹钢腹板的抗弯性能进行理论分析与试验验证的基础上 ,合理简化计算模型 ,建立了受弯条件下波纹钢腹板体外预应力组合梁全过程非线性分析的计算方法和计算程序。分析中计入了材料非线性的影响 ,能综合考虑不同加载方式、不同截面形式、不同转向和布索形式多种情况 ,并能计算从加载到破坏各个阶段下混凝土、钢筋、预应力索的应力和梁的挠度。最后对四片波纹钢腹板体外预应力简支梁进行了弯曲破坏试验 ,并与全过程非线性分析程序计算结果进行了对比分析 ,同时结合试验对普通非预应力钢筋对梁极限状态下力学性能的影响进行了探讨和分析。     

体外预应力钢-混凝土组合梁混凝土有效翼缘宽度

采用有限元方法 ,研究了体外预应力作用下简支组合梁混凝土有效翼缘宽度 ,分析了剪力连接刚度对预应力组合梁有效翼缘宽度的影响和预应力增量的效应。同时对混凝土板收缩、徐变下 ,体外预应力组合梁的受力机理进行了讨论     

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。     

浅谈预应力技术在组合梁中的应用

桥梁工程中广泛应用的组合梁,在连续梁体系中存在负弯矩区混凝土受拉开裂的受力不利状况,采用预应力技术可以较好的解决这个问题。介绍采用预弯预应力和体外预应力这两种预应力施加方式及这两种预应力组合梁的设计计算方法。     

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     

钢-混凝土组合梁抗裂性能的试验研究

为研究钢-混凝土连续组合梁的受力性能,特别是体外预应力对抗裂性能和刚度的影响,完成3根反向加载的简支组合梁和3根2跨连续组合梁的静力加载试验,其中包括2根在钢梁和混凝土板内折线布筋的体外预应力组合梁。试验表明:非预应力组合梁在负弯矩作用下的开裂荷载较低,连续梁在较低荷载下就会由于混凝土开裂而发生明显的内力重分布,且横向钢筋间距对裂缝间距具有一定影响;折线布筋的体外预应力组合梁开裂荷载增大,裂缝间距和裂缝宽度明显减小,且相同荷载下的挠度下降,说明体外预应力可有效改善组合梁的综合受力性能。此外,预应力作用对组合梁的滑移分布有较明显影响。     

体外预应力钢-混凝土组合梁负弯矩区的承载力研究

通过体外预应力组合梁的承载力试验,研究了负弯矩作用下体外预应力组合梁的开裂和极限承载力。研究结果表明:对负弯矩区组合梁施加体外预应力后,可有效提高截面的开裂弯矩。负弯矩作用下体外预应力组合梁的预应力增量很小,可忽略。一般情况下,对负弯矩截面施加体外预应力,不会提高截面的屈服承载弯矩。负弯矩作用下体外预应力组合梁的极限承载力受失稳控制。把预应力作用作为等效荷载,探讨组合梁失稳承载力的计算方法,采用BS5400:Part3方法计算了预应力组合梁的失稳临界弯矩。     

内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁受弯性能试验研究

采用内嵌预应力加固法张拉系统,提出开槽、加固和张拉螺旋肋钢丝、填胶的施工工艺,并在此基础上,进行了10个内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁试件的试验研究。结果表明,采用内嵌预应力螺旋肋钢丝加固法,能够较好地改善被加固钢筋混凝土梁的整体工作性能,大幅度提高其开裂荷载,对屈服荷载和极限荷载也有明显的改善。随加固量及预应力水平不同被加固梁开裂荷载提高幅度为72.6%~321.26%,屈服荷载提高幅度为6.19%~99.09%,极限荷载提高幅度为46.04%~135.27%,加固效果明显。该加固方法能够有效改善加固梁的延性和安全性能,梁试件刚度提高明显,对裂缝的产生和发展都有约束作用,具有良好的加固效果,同时螺旋肋钢丝的高强性能也得到了充分发挥。     

预应力混杂纤维板增强混凝土梁的抗弯试验研究

通过对不同模量碳纤维和玄武岩纤维混杂成的纤维板增强钢筋混凝土梁(C/BFRP混凝土复合梁)试验,研究不同混杂参数及预应力对复合梁受弯性能的影响,并对复合梁的承载能力、刚度、挠度及延性进行讨论。试验结果表明,预应力C/BFRP能有效提高钢筋混凝土梁的受弯承载能力,延缓梁裂缝的出现,提高梁的延性,同时复合梁屈服后有较高的二次刚度。     

预应力钢骨混凝土梁裂缝控制试验研究与理论分析

预应力钢骨混凝土梁(PSRCB)是在钢骨混凝土梁(SRCB)基础上采用预应力技术的一种新型组合结构,利用钢骨混凝土技术提高混凝土结构的承载能力,利用预应力技术改善钢骨混凝土结构在正常使用极限状态下的性能,从而发挥更好的结构综合效能。对8根PSRCB和6根对比SRCB进行了全过程载荷试验,并对PSRCB裂缝发生、开展和分布进行了详细的观测。在试验研究基础上,对PSRCB的裂缝控制标准、最大裂缝宽度计算、裂缝闭合性能等进行了理论分析。研究表明:PSRCB具有良好的抗裂性能;其裂缝向上延伸高度和受拉钢筋应力大大减小从而使裂缝的宽度变小;裂缝闭合性能良好;正常使用性能得到明显的改善。     

Numerical investigation of inelastic buckling of steel–concrete composite beams prestressed with external tendons

The ultimate resistance of a continuous composite beam is governed by either distortional lateral buckling or local buckling, or an interactive mode of the two which is sharply different from the torsional buckling mode in a bare steel beam. A finite element model is developed and based on the proposed FE model, inelastic finite element analysis of composite beams in negative bending is investigated, considering the initial geometric imperfection and the residual stress patterns and the FE results are found agree well with the test results. Parametrical analysis is carried out on the prestressed composite beams with external tendons in negative bending. Factors that influence load carrying performance and buckling moment resistance of prestressed composite beams are analyzed, such as initial geometric imperfection, residual stress in steel beams, force ratio, which is defined as the extent of prestressing force and negative reinforcement in the beams, as well as the slenderness ratios of web, flange, and beams. By varying cross-section parameters, 25 groups of composite beams under negative uniform bending with initial geometric imperfection, residual stress as well as different force ratios, 200 beams in total are studied by means of the FE method. The computed buckling moment ratios are drawn against the modified slenderness proposed by the authors and compared with the Chinese Codified steel column design curve. It is demonstrated that the tentative design method based on the Chinese Codified design curve can be used in assessment of buckling strength of composite beams in a term of the modified slenderness defined.     

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%。     

混凝土连续箱梁的体外预应力次内力研究

以锡澄高速公路江阴高架桥跨东横河东幅桥加固工程为研究背景,对体外预应力次内力（次弯矩）的分析计算理论展开研究,研究结果表明,对已有预应力混凝土连续箱梁的体外预应力加固计算中必须考虑体外预应力束产生的二次内力作用,采用等效荷载法计算体外预应力次内力是可行的,计算值与实测值吻合。     

Experimental study of prestressed steel-concrete composite beams with external tendons for negative moments

Four groups of prestressed steel-concrete composite beams with external tendons in negative moment regions were tested, and the cracking behaviours and the ultimate negative moment resistances of the composite beams were investigated experimentally. It is found that in hogging moment regions, on adding prestressing to the composite beams with external tendons, the cracking resistance of the beams can be effectively increased; however, the incremental internal tendon forces of the prestressed composite beams are rather small, and therefore can be neglected in the evaluation of the negative moment resistance of the beams. In hogging moment regions, the ultimate resistance of a composite beam prestressed with external tendons is governed by either distortional lateral buckling or local buckling, or an interactive mode composed of the two bucklings. For a beam with a compact section, the negative bending moment can reach the plastic moment when the steel section is fully plastic, and for a non-compact section, the negative bending moment is limited to the yield moment at which the compression steel flange initiates yield. The method for evaluating the buckling resistance of the composite beams is discussed, and a tentative design method based on BS5400: Part 3 is proposed to assess the buckling resistances of the prestressed composite beams.     

无粘结预应力碳纤维塑料筋混凝土梁的试验研究

采用国内生产的碳纤维塑料筋作为预应力钢筋制成了无粘结预应力混凝土梁 ,并开发了相应的预应力锚具。对无粘结预应力碳纤维塑料筋混凝土梁的承载力、挠度、裂缝开展等性能以及预应力损失等问题进行了试验研究 ,得出了有关的结论。