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.     

基于ANSYS的体外预应力混凝土简支梁分析

应用ANSYS对体外预应力混凝土简支梁进行了受力全过程模拟,考虑了材料的非线性及结构的几何非线性,将计算值与试验值进行了比较,结果表明,ANSYS能比较好地模拟出受力全过程.以此建模方法对5根体外预应力混凝土简支梁进行了模拟,分析了转向块、张拉预应力水平和锚固高度对体外预应力混凝土简支梁受力性能的影响,为体外预应力简支梁的设计和应用提供了参考.     

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.     

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.     

体外预应力混凝土梁的时随分析

为估算体外预应力梁的长期性能,基于混凝土层模型,将体外预应力混凝土梁简化成平面杆系结构,采用步进计算方法进行时随分析,考虑力筋应力增量、二次效应、材料的收缩、徐变和松弛等因素.编制时随分析程序,对体外预应力梁和内置无粘结梁的预应力长期损失进行对比.结果表明,跨高比较小的体外预应力梁与体内无粘结预应力梁之间预应力长期损失差别很小,设计中可沿用已有的无粘结预应力长期损失计算公式.     

疲劳荷载作用下部分预应力混凝土梁的挠度研究

通过对2根先张折线形配筋部分预应力混凝土梁与1根后张有黏结部分预应力混凝土梁的疲劳试验,进行了疲劳荷载作用下平截面假定的验证,分析了其挠度随着疲劳循环次数增加的变化规律,探讨了部分预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下挠度的计算方法和计算公式.结果表明,按本文提出的公式计算的结果与试验结果符合较好.     

疲劳荷载作用下部分预应力混凝土梁的挠度研究

通过对2根先张折线形配筋部分预应力混凝土梁与1根后张有黏结部分预应力混凝土梁的疲劳试验，进行了疲劳荷载作用下平截面假定的验证，分析了其挠度随着疲劳循环次数增加的变化规律，探讨了部分预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下挠度的计算方法和计算公式．结果表明，按本文提出的公式计算的结果与试验结果符合较好．     

预应力混凝土梁受力全过程有限元分析

采用考虑材料非线性的有限元方法,选取适当的混凝土、普通钢筋和预应力筋的本构关系和单元类型,对6根预应力混凝土梁的受力全过程变形性能进行了非线性有限元分析,获得了梁的跨中弯矩-挠度曲线,受压边缘混凝土和预应力筋的荷载-应变曲线以及屈服位移、极限位移和位移延性系数等计算成果,与试验成果对比符合良好表明,基于ANSYS程序建立的有限元数值模型用于研究预应力混凝土受弯构件的变形性能是可行的.     

预应力型钢混凝土梁受弯性能非线性分析

预应力型钢混凝土梁是在普通型钢混凝土梁基础上采用预应力技术的一种新型组合结构,它综合了预应力混凝土结构和型钢混凝土结构的优点。采用非线性有限元模型对预应力型钢混凝土梁受力过程进行分析,通过数值模拟与试验结果的对比,验证该模型的可行性。试验研究和有限元分析结果表明：预应力型钢混凝土梁中预应力技术的采用改善了梁的正常工作性能（如挠度和挠度）,更有利于材料强度的充分发挥,提高了正截面承载力。     

竖向集中荷载作用下体外预应力混凝土连续梁解析解

在预应力混凝土桥梁加固中,体外预应力的应用逐渐广泛.本文主要基于微分方程,推导了体外预应力连续梁在竖向集中荷载作用下力法方程的解析解.利用该理论,计算了在竖向集中荷载作用下的挠度沿梁长的分布曲线,并与Ansys数值分析结果进行了对比,二者具有较好的一致性,说明该计算结果是合理的,可信的.对比结果表明,采用该解析解并能够得到在正常使用状态下混凝土梁的变形情况,为今后分析碳纤维加固体外预应力连续梁提供了基础.     

Simulation of Fatigue Stiffness Degradation in Prestressed Concrete Beams under Cyclic Loading

In order to investigate and research the fatigue cracking of prestressed concrete fatigue properties and loading and stiffness degeneration process,cyclic loading tests were carried out on six prestressed concrete beams and the stiffness degradation under fatigue was investigated. A simulation model of stiffness degradation is proposed based on the stiffness analysis of the fatigue-damaged section. The elastic modulus of damaged concrete and the effective residual area of steel were introduced as well as an adjusted three-stage concrete fatigue damage evolution model. The strip method was used to analyze concrete damage due to changing stress along the depth of the beam section. The simulation and test results were compared and a method of predicting fatigue deflection was presented based on the simulation model. The predicted results were compared with that of the neural network method. It is in good agreement for the simulation results with the test results. It is only less than 5% error for the simulation model which can reveal the two-stage degradation of prestressed concrete beams under cyclic loading. It is more precise for the simulation prediction method under proper conditions.     

任意截面无黏结预应力混凝土梁的有限元分析

建立了基于大变形非线性有限元理论的无黏结预应力混凝土梁的计算模型,能够较好地预测任意截面无黏结梁整个加载历史的非线性结构响应.无黏结筋的效应以等效节点荷载替代,由此可按普通有黏结钢筋混凝土梁进行分析,其截面内力由外荷载和无黏结筋等效节点荷载共同引起.利用修正的Rodriguez截面分析模型,混凝土的贡献通过边界顶点定义的梯形单元来实现.导出了任意截面无黏结预应力混凝土梁非线性全过程分析的标准有限元公式.无黏结试验梁的分析计算结果与试验结果吻合良好.     

预应力碳纤维布加固混凝土梁的试验研究

采用自行研制的碳纤维布预应力张拉机具,对10根混凝土梁受力性能进行了试验研究。对比分析了未加固、非预应力碳纤维布加固、预应力碳纤维布加固、施加不同的预应力水平、不同的附加锚固方式梁的开裂荷载、极限荷载、抗弯刚度等受力性能。试验结果表明:粘贴预应力碳纤维布加固可使梁的承载能力有一定程度提高,可大大提高梁的开裂荷载、抗弯刚度,减小梁的挠度和裂缝宽度,能充分发挥碳纤维布高强度特性;在相同预应力水平下,合适的附加锚固方式,可有效防止碳纤维的剥离破坏,进一步提高梁的承载力;所研制的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程。     

混凝土肋式转向装置力学性能研究

针对波纹钢腹板体外预应力箱梁结构的力学和构造特点,采用有限元分析与实验研究相结合的方法,研究用于波纹钢腹板体外预应力箱梁的混凝土肋式转向装置的承载机理、受力特点、破坏形态、极限承载力等力学特性。采用非线性有限元方法对结构从加载开始直至破坏的受力全过程进行了模拟分析,并用实验对有限元分析的结果进行了验证,二者吻合良好。研究结果表明,转向装置对混凝土翼缘板的局部影响集中在转向装置与混凝土翼板连接的部分及附近区域内。转向装置破坏时,受拉区混凝土受拉开裂、环向钢筋受拉屈服,而受压区混凝土受压劈裂破坏。转向装置受压区混凝土的受力表现出明显的偏心受压构件的受力特点。研究结果可供工程设计人员在设计波纹钢腹板体外预应力箱梁转向装置时参考。