疲劳加载后预应力混凝土梁受力性能试验研究

通过对2根经250万次疲劳加载而未破坏的预应力混凝土梁进行静载受弯试验,研究疲劳加载对其剩余静载承载力、钢筋应力、刚度及裂缝等影响.试验结果表明,前期的疲劳加载对试验梁受力性能影响较小,各试验梁均发生正截面受弯破坏,破坏时有明显的延性破坏特征,并且其承载力与现行规范计算值相比有一定的安全储备.为评估既有预应力混凝土桥梁的受力性能及寿命提供一定的参考.     

预应力 CFRP 布加固负载混凝土梁抗裂性能分析

为开展预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固混凝土受弯构件时对正截面裂缝影响的研究,设计制作了配筋率不同的2组共计8根试验梁。在承受40％极限荷载的基础上利用预应力CFRP 布对试验梁正截面进行加固,并完成其静载试验,获得混凝土受弯构件在前期加载和加固后的二次受力过程中弯曲段裂缝分布、裂缝宽度和高度的试验数据。在试验数据的基础上,通过理论分析,提出了与《混凝土结构设计规范》相协调的预应力 CFRP 布加固负载混凝土梁弯曲段裂缝平均间距和最大裂缝宽度的计算公式。研究结果表明：二次受力过程中,预应力 CFRP 布能有效抑制裂缝的开展,且随着预拉应力的增加,裂缝平均间距和裂缝宽度均减小。     

无粘结部分预应力纤维聚合物筋混凝土梁试验

目的研究无粘结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件的受力性能,荷载作用下CFRP筋应力增量、受弯构件变形以及裂缝分布特征.方法设计制作4根简支试验梁,梁中以CFRP筋作无粘结预应力筋、普通钢筋作非预应力筋,对试验梁在两点进行分级加载,根据各梁试验结果对这类梁的受力性能展开研究.结果试验梁的裂缝分布比较均匀,且主要集中在纯弯曲段;混凝土的开裂对梁的变形及CFRP筋应力增量影响不大,而非预应力钢筋屈服后,试验梁变形及CFRP筋应力增量明显增大,且CFRP筋极限应力增量受综合配筋指标影响显著;提出了以综合配筋指标为自变量的无粘结CFRP筋极限应力增量计算公式.结论无粘结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件有良好的力学性能,试验结果为开展这类梁的设计研究提供了理论依据.     

钢筋活性粉末混凝土梁的疲劳性能试验研究

通过对2根具有相同截面和配筋率的钢筋活性粉末混凝土梁的静力和等幅疲劳试验,研究了以出现概率为98.11%的桥梁应力幅值作用下,钢筋活性粉末混凝土梁裂缝、跨中挠度、受压区边缘RPC应变和钢筋应变随疲劳加载次数的变化规律.试验结果表明,采用出现概率为98.11%的桥梁应力幅值进行疲劳加载时,钢筋活性粉末混凝土梁的疲劳寿命达200万次以上.其裂缝宽度、跨中挠度、受压区边缘RPC应变以及钢筋应变均随着疲劳加载次数的增加均呈现出2阶段发展规律,且200万次疲劳加载结束时的测量值分别为0.12mm、0.438mm、1 010με和987με,远小于静载破坏时的相应值,钢筋活性粉末混凝土梁体现出较好的耐疲劳性能.     

预应力超高强混凝土简支梁抗弯性能分析

为探讨预应力超高强混凝土梁的抗弯性能,进行了4根后张法有粘结预应力超高强混凝土简支梁在竖向静力荷载作用下的受力性能试验,分析了试件受力过程、破坏形态、短期最大裂缝宽度以及跨中挠度等相关试验数据.结果表明:预应力超高强混凝土梁受弯破坏形态和挠曲模式与预应力混凝土梁基本相同;试验梁跨中控制截面基本符合平截面假定,极限承载力按照规范正截面抗弯理论计算可行.通过分析试验数据,在现行规范的基础上修正了裂缝宽度及挠度计算公式.研究结果可为超高强混凝土梁的设计以及相关规范的修订提供理论依据.     

预应力RPC-NC叠合梁弯曲疲劳性能试验分析

为研究预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁的弯曲疲劳性能,以中国铁路32 m跨度T型梁为原型,设计并制作了4根完全相同的缩尺模型RPC-NC叠合梁,其中1根梁进行静载试验另外3根梁进行等幅疲劳试验.对试验梁在不同疲劳加载循环下的正截面应变分布、受压区NC应变变化、裂缝发展、疲劳挠度及刚度发展的变化规律进行了分析,并将疲劳加载后未发生疲劳破坏的叠合梁、未经历疲劳加载的叠合梁以及相同结构尺寸和配筋情况下的普通混凝土梁的静力弯曲性能进行对比.结果表明:和普通混凝土适筋梁相同,RPC-NC叠合梁的疲劳破坏由非预应力纵筋疲劳断裂引起;在疲劳荷载作用下,截面应变沿截面高度始终近似呈线性分布,RPC-NC叠合梁正截面变形符合平截面假定;疲劳加载结束后,未发生破坏的RPC-NC叠合梁和疲劳加载前相比延性有所下降,但仍大于未经历疲劳加载的普通混凝土梁.根据试验结果,拟合得到试验梁与疲劳加载循环次数有关的刚度退化公式,可为RPC-NC叠合梁的设计提供一定的参考.     

钢筋混凝土叠合梁裂缝的数值模拟与分析

首先对混凝土叠合梁的优缺点及研究现状进行了归纳和总结,并在前人的基础上从理论上分析了叠合梁裂缝的发展机理;再通过运用ANSYS有限元软件对叠合梁和整浇梁进行数值模拟,形象地论证了理论及数值模拟的正确性;最后,通过模拟叠合参数αh、αM及新旧混凝土强度等级差别对"荷载预应力"、受力筋"应力超前"、箍筋"应力超前"、"应力滞后"等的影响来进一步分析混凝土叠合梁裂缝发展的规律。     

预应力RPC-NC叠合梁疲劳裂缝宽度的计算方法

为研究预应力活性粉末混凝土（RPC）-普通混凝土（NC）叠合梁的疲劳开裂性能,以中国铁路32 m T型梁为原型,制作了4根部分预应力RPC-NC叠合试验梁进行静载试验和等幅弯曲疲劳试验,对试验梁在不同次数疲劳加载下的裂缝数量、裂缝宽度、裂缝间距等开裂发展情况进行分析.以平截面假定为基础,考虑开裂截面处钢筋的疲劳应变增大系数,基于黏结滑移理论推导处于疲劳稳定阶段时RPC-NC叠合梁的裂缝间距及裂缝宽度,提出考虑RPC疲劳抗拉性能及RPC与钢筋间疲劳黏结性能的计算方法.同时为便于设计应用,在铁路规范提供的裂缝宽度计算公式的基础上,引入考虑RPC疲劳抗拉性能影响和循环荷载引起的疲劳扩大影响的系数,得到适用于预应力RPC-NC叠合梁裂缝宽度的计算式.将通过两种方法得到的计算结果和本文试验结果进行对比发现,基于黏结滑移理论的疲劳裂缝宽度计算方法和修正后的铁路规范计算公式均能较为准确地计算预应力RPC-NC叠合梁进入疲劳稳定阶段后的最大裂缝宽度.     

均布荷载作用下预应力混凝土梁试验与分析

通过6根无粘结、有粘结和局部有粘结预应力混凝土梁在均布荷载作用下静载试验,测得了3种类型预应力梁的承栽力、延性以及梁表面裂缝分布情况,得出了粘结形式不同的预应力混凝土梁的极限承载力随粘结强度增加而增加,延性则随粘结强度增加而明显减少以及梁表面裂缝分布相差不大等结论.试验结果为预应力混凝土梁在地下工程中的应用提供了一定的参考.     

预制PC小箱梁单梁荷载试验研究

荷载试验作为桥梁投入使用前的一种验收手段,对桥梁整体承载能力的评定至关重要.成桥荷载试验能够检验桥梁结构设计是否合理,掌握桥梁结构的实际工作状况,判断结构受力是否满足设计要求,对结构的承载能力及工作状况作出综合评价,并为后续的运营养护提供原始数据.通过对实桥预制小箱梁单梁进行静载试验,测得该单梁各控制截面应力及挠度数据,观测梁体裂缝情况,从而判断梁体结构强度、刚度及裂缝等指标在正常使用状态能否满足要求.     

已服役20年预应力结构现存预应力的试验研究

为了探讨在役预应力混凝土梁中现存预应力值,利用应力释放法对已经服役20年的预应力空心板梁进行切槽法试验。研究了不同的切割位置,切割缝间距对测点应力释放速度的影响;分析了切槽法释放混凝土工作应力随切槽深度、切割缝间距的变化规律,得到了梁体混凝土工作应力得以全部释放的切槽深度;利用数值分析软件建立切割深度与测点残余应力之间的拟合函数,从而推断出梁底表面的初始应力;根据推导的混凝土现存预应力的计算公式,将推导得到的初始应力代入计算公式,获得梁体现存预应力,通过这种方法实现对梁现存预应力的准确预估,以期对混凝土结构有效预应力的评估和桥梁结构评定方法提供一定的参考。     

圆钢管混凝土柱-预应力混凝土梁节点受剪性能有限元分析

采用大型通用有限元软件ABAQUS对圆钢管混凝土柱-预应力混凝土梁节点受剪性能分析得出的荷载-位移曲线、受剪承载力等与试验结果吻合较好,并深入探究节点受力过程中混凝土梁的裂缝发展机理,节点核心区内钢筋、环板、牛腿、抗剪环的应力分布情况,得出预应力在节点受力过程中对试件受剪性能的影响。在此基础上对试件进行了不同预应力的参数分析。结果表明:预应力提高了节点的开裂荷载,屈服荷载也有少许提高,节点的受剪承载力也得到了提高。     

预应力管道冻胀引起梁体应力场有限元分析

北方某严寒地区高速公路段预应力混凝土T梁在建设过程中出现大范围裂缝,经过现场试验调研,初步认为预应力混凝土T梁裂缝产生的原因可能有:张拉预应力时的混凝土强度、预应力偏位、预应力管道浆体冻胀和水冻成冰冻胀静爆.本文运用ANSYS有限元软件,对张拉预应力时混凝土强度不同及预应力偏位状态下的40 m T梁应力状态进行分析;运用MIDAS有限元软件,在理论推导的基础上对预应力管道浆体冻胀和水冻成冰冻胀静爆引起梁体管道周围混凝土应力场进行分析.分析结果表明,预应力管道冻胀是引起预应力混凝土T梁裂缝产生的主要原因.     

预应力混凝土梁板体系有效翼缘的理论分析及试验

研究了变分法分析预应力框架梁的解析解,结合较为典型的预应力框架结构的试验,探讨预应力混凝土梁的有效翼缘宽度的取值。研究表明:预应力混凝土梁的等效宽度能够描述真实的受力状态,在实际工程中,预应力混凝土要进行短暂状态的应力计算;预应力会改变混凝土楼面荷载的双向传递规律。本文的结果能为预应力混凝土梁板体系的设计及计算提供参考。     

预应力CFRP板加固混凝土梁的抗裂性能

预应力碳纤维（CFRP）板加固混凝土梁可以有效地提高梁的抗裂度并减小梁的裂缝宽度,但我国现行规范以及ACI 440.4R-02规范中都没有相关的预应力CFRP板加固混凝土梁的设计条款。通过理论分析,得出了预应力CFRP板加固混凝土梁的抗裂度计算公式;考虑了CFRP板与普通预应力钢筋形状、粘结面等的差异,对我国《混凝土结构设计规范》中有关受弯构件最大裂缝宽度的计算公式进行了修正。基于提出的公式,对预应力CFRP板加固混凝土梁的单调静载试验结果进行计算对比,结果显示吻合良好。     

缓粘结预应力混凝土梁抗裂和裂缝闭合性能

为便于施工操作保证结构质量.配制出满足后张法有粘结预应力混凝土的缓凝砂浆.通过21根缓粘结部分预应力混凝土梁的抗裂试验和裂缝闭合试验,得到了缓粘结部分预应力混凝土梁在静载条件下的开裂强度和裂缝闭合强度;分析了缓粘结部分预应力混凝土梁在等幅重复荷载作用下正截面疲劳抗裂的S-N曲线.建议实际混凝土构件的抗裂强度折减系数为0.55.对试验梁进行了结构静力计算和疲劳验算,比较了理论计算与试验结果的关系.建议部分预应力混凝土梁的静力计算方法,计算结果与试验结果吻合较好.     

粘结剂固化度对缓粘结预应力梁力学性能的影响

为了探明预应力筋张拉时缓粘结剂固化程度对缓粘结预应力混凝土梁力学性能的影响,进行了梁的承载力力学性能试验.结果表明:张拉时缓粘结剂固化程度对梁的开裂荷载影响较小,对极限荷载的影响较大,且缓粘结剂固化程度越高,缓粘结预应力混凝土梁的极限荷载越低;张拉时缓粘结剂处于张拉适用期的试件梁具有较好的力学性能,其纯弯段部分的裂缝开展均匀,数量较多,梁的延性增强,预应力钢筋与混凝土具有良好的共同工作状态,与有粘结预应力混凝土梁受力性能基本相当.     

PC多梁式梁的横向受力非线性分析

为研究破坏全过程中预应力钢筋应力变化、主梁和横隔板裂缝发展及其对荷载横向受力分布的影响,建立PC多梁式梁的计算模型,利用弥散裂缝模型等来描述混凝土的材料非线性性能,根据PC多梁式梁的结构受力机理和受力特点,设计了中载加载和偏载加载工况,并对横向受力性能指标进行相应的计算分析和综合评价.研究表明:建立的PC多梁式梁力学计算模型是正确的,主梁和横隔板开裂顺序与荷载布置方式有关,中载作用下横隔板先于主梁开裂,偏载作用下主梁先于横隔板开裂;横隔板开裂削弱整体横向联系,使主梁协同受力性能减弱,荷载横向分布趋于不利变化;预应力钢筋应力在结构处于弹性阶段增长缓慢,其后应力迅速发展直至屈服.     

预应力型钢混凝土梁结构设计与研究

采用预应力技术改善大跨度型钢混凝土梁正常使用性能,从而形成新型的预应力型钢混凝土梁(PSRCB)组合结构。文章基于大跨度框架梁结构设计,对型钢混凝土梁与预应力型钢混凝土梁结构方案进行了对比研究,采用非线性有限元分析考察了预应力型钢混凝土梁的受力机理和结构设计的可靠性。结果表明:大跨度型钢混凝土梁的配筋由正常使用性能(如最大裂缝宽度)控制,采用预应力型钢混凝土梁更加经济合理;预应力型钢混凝土框架梁内置型钢减小了开裂后刚度的变化量,材料强度得到充分发挥;适度增加型钢混凝土梁预应力度可以减小的梁跨中挠度,降低钢筋及型钢受拉应力,改善其正常使用性能。     

体外预应力与碳纤维布加固连续梁有限元分析简

本文借助ANSYS有限元分析软件对联合加固的钢筋混凝土梁进行受力阶段的非线性有限元分析.根据试验相关数据,确定所需要的基本计算参数进行有限元模拟,根据经验取得其他所需参数.根据制作的试验梁的几何尺寸、粘贴碳纤维布粘贴方式,以及体外预应力钢绞线布置型式等因素建立有限元分析模型;根据多次验算结果进行调整,最终确定有限元模拟方案.通过有限元模拟在正常使用状态下的联合加固试验梁的结构变形、混凝土的裂缝形态及应力、应变等情况,可以进一步掌握联合加固混凝土梁的受力情况.