体外预应力筋极限应力的简化计算方法

为了得到一个简捷、实用、可靠的体外预应力筋极限应力设计值的计算公式,结合48片试验梁的试验数据,对常见的九种计算方法进行了评价和分析。基于评价分析结果,首先选取与试验结果相比计算准确度较高且便于应用的计算模式,然后对计算模式进行修正以满足桥梁设计的要求,最终得到一种桥梁体外预应力筋极限应力设计值的计算公式。给出两个体外预应力筋加固钢筋混凝土简支梁桥和预应力混凝土连续梁桥的极限应力计算示例,验证了公式的正确性,可供桥梁加固工程参考。     

有初应力的钢管混凝土轴压柱设计计算方法研究

应用有限元计算方法,对有初应力的钢管混凝土轴压柱容许应力法和极限状态法中所对应的弹性极限荷载和塑性或稳定极限荷载进行了数值计算分析.分析表明,一般情况下钢管与管内混凝土不可能同时达到容许应力.传统的容许应力法计算的弹性极限荷载连两种材料的弹性极限荷载的简单叠加都无法达到,更不用说组合作用使承载力提高的部分了,因此,它存在着明显的不合理之处.建议定义钢管混凝土轴压构件弹性极限荷载为钢管的最大应力达到屈服应力时所对应的荷载.初应力的存在使构件弹性极限承载力下降明显,而对塑性或稳定极限荷载的影响相对不大.初应力度越大,构件弹性极限承载力与其塑性或稳定极限承载力的比值越小,以弹性极限荷载为控制的容许应力法计算结果越保守.对于钢管混凝土拱桥,其初应力度一般较大,设计计算建议采用极限状态法.     

无黏结预应力混凝土连续梁承载力的研究

为研究无黏结预应力混凝土连续梁在单跨集中荷载和双跨对称集中荷载下的承载力和预应力筋应力增量,基于通用有限元软件ANSYS建立了无黏结预应力混凝土连续梁的有限元计算模型,研究了不同加载方式下非预应力筋配筋率、预应力筋的张拉控制应力以及混凝土强度等参数对连续梁的承载力和无黏结筋极限应力增量的影响.结果标明,无黏结预应力混凝土连续梁在单跨集中荷载下的承载力小于双跨对称集中荷载下的承载力.将计算得到的无黏结筋极限应力增量与中国现行规范JGJ92-2004和美国ACI318-05规范进行对比后发现:对于承受双跨对称集中荷载的无黏结预应力混凝土连续梁,规范偏于安全;当无黏结预应力连续梁承受单跨集中荷载时,中国现行的JGJ92-2004规范和美国ACI318-05规范均过高估计了无黏结筋的极限应力增量.     

无黏结预应力连续梁次弯矩演化及弯矩调幅

完成4根无黏结预应力混凝土两跨连续梁受力全过程试验,对支座反力及控制截面弯矩重分布程度进行分析.运用非线性阶段的预应力次弯矩定义,将非线性阶段连续梁总弯矩分解成次弯矩和荷载弯矩.研究加载全过程次弯矩和荷载弯矩的演化规律,提出了对初始次弯矩和弹性荷载弯矩分别调幅的无黏结预应力混凝土连续梁弯矩调幅公式.采用已有文献中一组试验梁对所提公式的计算精度进行验证.研究结果表明,无黏结预应力连续梁弯矩重分布的原因可以归结为无黏结筋应力的增长以及连续梁各部分割线刚度比值的改变.承载力极限状态下,次弯矩折减系数随中支座综合配筋指数的增大而增大,荷载弯矩调幅系数随其增大而降低.文中弯矩调幅建议公式较已有公式更接近试验结果,可为设计规范中相关条款的制订提供参考.     

连梁屈服时双肢抗震墙结构的内力分析

根据双肢抗震墙在水平荷载作用下的破坏特点，在连梁中弯矩和剪力相对较大，以及强度设计中配筋往往出现超筋等情况，并假定在水平荷载作用下墙肢处于弹性阶段而连梁则达到极限状态时，导出了双肢墙的内力和位移计算公式，可用之计算任意楼层节点荷载、抗震墙厚度变化的双肢墙的内力和位移．     

单层体外预应力钢筋混凝土框架抗倒塌试验研究

通过两榀单层双跨体外预应力钢筋混凝土框架结构试验研究,分析中柱失效后结构体系的抗倒塌性能。对试验模型框架受力过程进行分析,建立基于结构变形的体外预应力筋应力变化分析方法,推导出体外预应力钢筋混凝土框架倒塌破坏的极限荷载简化计算公式。研究结果表明:中柱失效后,体外预应力钢筋混凝土框架的连续倒塌过程分为4个阶段即弹性阶段、弹塑性阶段、受压混凝土破坏阶段和悬链线作用阶段,结构主要通过压拱机制和悬链线机制进行内力重分配;悬链线机制提供的抗力由侧向约束的刚度和强度决定,当柱对梁提供的水平约束不足时,框架的倒塌抗力随竖向位移的增大而不断下降;体外预应力筋可提高框架的开裂荷载、压拱作用阶段的峰值荷载以及悬链线作用阶段的极限荷载;采用所提出的公式所得计算结果与试验结果较吻合,可用来预估体外预应力钢筋混凝土框架考虑悬链线作用的极限承载力。     

连梁屈服时多肢抗震墙结构的内力分析

根据多肢抗震墙在水平荷载作用下的破坏特点，连梁中弯矩和剪力相对较大，以及强度设计中配筋往往出现超筋的情况，并假定在水平荷载作用下墙肢处于弹性阶段，而连梁达到极限状态，导出了多肢墙的内力和位移计算公式，可用之计算任意楼层节点荷载、变厚度地的内力和位移。对抗震墙进行强度和刚度设计，发现更符合抗震墙破坏时的实际工作状态。     

纤维增强塑料筋混凝土梁抗弯设计数值分析

为预测纤维增强塑料筋(FRP筋)混凝土梁在受弯工作过程中弯矩和挠度的发展情况,从而为FRP筋混凝土梁的抗弯设计提供依据,采用对构件正截面进行分层的方法,根据极限强度理论、应变协调条件和内力平衡条件,对构件的弯矩-曲率关系和荷载-挠度关系进行了数值计算,并编写计算代码,设计图形用户界面(GUI)。理论计算结果与试验结果的比较说明,采用极限强度理论可以较好地预测FRP筋混凝土梁的极限弯矩,对于FRP筋混凝土梁短期挠度的计算,ACI模型的计算结果过小,Faza&GangaRao模型可以较好地预测构件在正常使用极限状态下的短期挠度,所采用的数值计算方法则可以较好地预测构件在短期荷载作用下的极限挠度。各种挠度计算方法之间的对比表明,所采用的数值计算方法更加适合于FRP筋混凝土梁短期挠度的求解。     

初应力对钢管混凝土哑铃形轴压短柱受力性能影响的试验研究

进行了有初应力的钢管混凝土哑铃形轴压短柱试件的试验研究,分析探讨了初应力对其力学性能的影响及其极限承载力的计算方法.分析结果表明,初应力使弹塑性阶段提前、弹性极限荷载降低,同时峰值极限荷载推迟出现,构件切线刚度降低.但初应力对钢管混凝土哑铃形轴压短柱的峰值极限荷载影响很小,可以采用与无初应力构件相同的方法计算.     

局部张拉预应力筋加固混凝土超静定梁的内力计算

针对局部张拉预应力筋加固混凝土超静定梁内力,采用结构力学方法进行了计算分析.首先讨论了不等跨连续梁在不同部位张拉预应力筋时的内力计算,得出了加固结构不同截面时超静定梁内支座产生的主、次弯矩及综合弯矩的计算表达式.在此基础上,分析了等跨连续梁的内力计算,根据叠加原理,即可得到超静定梁多个截面同时加固时的总弯矩.论文还分析了预应力筋位置对加固连续梁内力的影响.所得出的结果可作为局部张拉预应力筋加固混凝土等跨及不等跨连续梁内力计算的依据.     

钢筋混凝土连续梁弹塑性弯矩系数研究

试验验证表明,用二次规划求解的强迫转角法是进行钢筋混凝土连续梁弹塑性分析的有效方法。应用该方法对承受均布荷载和集中荷载的连续梁弹塑性弯矩值进行了计算模拟试验,总结出一套供设计使用的弯矩系数建议值。     

配变形钢筋T形截面连续梁的微混凝土结构模型试验

基于钢筋混凝土模型试验理论 ,对配变形钢筋 T形截面连续梁的受力性能进行了微混凝土模型试验 ,研究了模型梁从开始加载到破坏各个阶段的结构性能 ,分析比较了模型和理论分析计算的荷载—挠度关系、塑性内力重分布过程以及弯矩—曲率关系等 ,结果表明微混凝土模型试验是钢筋混凝土理论研究的一种有效途径。     

火灾高温下钢筋混凝土连续梁非线性数值分析

应用有限元方法,对火灾下钢筋混凝土连续梁进行了非线性数值分析。通过计算,得到了5种典型工况下的三跨钢筋混凝土连续梁的混凝土与钢筋的应力以及梁的变形、位移。并通过分析可知:高温下连续梁温度荷载与结构荷载类似,在连续梁结构中存在着荷载最不利位置。     

预应力型钢混凝土框架试验研究和设计理论

基于两榀预应力型钢混凝土框架的竖向静力试验,对其破坏形态、裂缝的开展与分布、刚度变化、弯矩调幅等特征进行研究.试验结果表明:预应力型钢混凝土框架梁发生类似于钢筋混凝土适筋梁的正截面受弯破坏,属延性破坏,框架梁端形成塑性铰实现了塑性内力重分布,位移延性比大于3,弯矩调幅值为30%左右,弯矩调幅值高于普通预应力混凝土结构.最后分析了次内力产生的本质,提出考虑次内力包括次弯矩、次轴力的预应力型钢混凝土结构的抗弯极限承载力、抗裂度、刚度及最大裂缝宽度计算公式,计算结果与试验数据较吻合.本文计算理论反映了现代预应力设计理论的新思想,为《预应力混凝土结构设计规范》的编制提供依据.     

基于固端弯矩相等原则的等效荷载法

为提高工程结构力学分析的效率,提出了一种基于固端弯矩相等原则的计算方法。首先,基于固端弯矩相等的原则,研究在对称集中荷载和三角形分布荷载作用下单跨超静定梁的等效荷载施加方法,并导出梁在非常规荷载作用下固端弯矩的实用计算公式。然后,将超静定单跨梁的荷载形式推广至更任意的集中荷载和分布荷载等情况,并探讨了任意多集中荷载作用下单跨超静定梁的等效荷载施加方法和通用计算公式。最后,通过多跨连续梁和框架结构算例验证了所提方法具有较好的计算效果。算例结果表明,基于提出的等效荷载法可快速得到单跨超静定梁的固端弯矩,从而可高效准确地确定结构的真实内力分布。研究成果表明了利用等效荷载实现高效求解的可行性,它为力矩分配法及其它力学分析问题提供了一条高效便捷的思路。     

弹性支承钢筋混凝土深梁试验及全量理论分析

对钢筋混凝土连续深梁进行试验研究及有限元分析。作了八根弹性支承上三跨 连续深梁试验；为保证深梁与支承的良好接触还自行设计了支承调节装置；用试验结 果对三跨连续深梁的受力特性进行了分析；对连续梁的配筋提出新的建议；在试验的 基础上，编制了全量理论分析连续深梁受力全过程的计算程序，用试验结果验证程序 的可靠性，并对全量理论的迭代方法进行改进；用该程序对集中荷载作用下三跨连续 深梁的受力特性进行分析；给出深梁开裂时剩余刚度范围，以便在试验和实际工程中 估计开裂的发生。     

斜放类交叉梁系的荷载分配法

本文考虑斜放类交叉梁系的特点,利用荷载分配法对其进行内力分析。荷载分配法的基本原理是根据节点的变形谐调条件列荷载分配系数方程。由于不论如何复杂的边界条件,列变形谐调方程都不困难,所以用荷载分配法可解各类支承条件斜放类交叉梁系的内力。     

FRP片材加固混凝土梁的内力分析

FRP片材加固混凝土梁的内力分析是工程中的重要问题。对FRP片材加固混凝土梁的内力分析采用了一种比较方便而且有效的方法—链杆法。计算了在均布荷载和集中荷载下,不同长度的FRP片材对混凝土梁内力的影响,得出了FRP片材的有效粘结长度。通过其他试验结果进行对比分析,验证了由链杆法求得的有效粘结长度的合理性。     

FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁受弯性能

根据FRP筋和钢筋的本构模型,提出了FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁2种名义配筋率和3种破坏模式的概念,并给出了3种破坏模式的判别条件.利用正截面受弯承载力计算基本假定和截面受力平衡条件,推导了FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土适筋梁正截面受弯承载力建议计算公式.设计制作了5根不同FRP筋和钢筋配筋面积比的混合配筋混凝土梁进行静力抗弯试验,并结合相关试验数据分析表明,适筋梁正截面受弯承载力建议公式计算值与试验实测值吻合较好,可供工程设计参考;建议在对承载能力要求较高而挠度控制较低的情况下使用混合配筋混凝土梁以充分利用材料的强度;合理控制混合配筋梁的配筋率及FRP筋和钢筋的配筋面积比,其延性性能满足设计要求.