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。     

混凝土梁基于静力测试的有限元模型修正

静力测试是桥梁结构中应用最为普遍的一种结构测试方法。根据预应力混凝土简支T梁静力试验数据,应用有限元模型修正技术进行计算,结果表明,结构的理论计算位移与试验测试结果吻合良好,能够较好地反映实际结构的行为。研究表明,这种有限元修正模型技术可以用于未开裂的预应力混凝土梁,也可用于开裂的预应力混凝土梁结构行为的模拟。     

钢纤维混凝土深梁试验研究与非线性有限元分析

采用试验研究与非线性有限元模拟计算相结合的方法,研究钢纤维混凝土深梁的受力性能,包括在静力荷载作用下的开裂荷载及极限承载力等,将有限元分析结果与试验结果进行对比分析,结果表明,钢纤维的掺入,能提高混凝土深梁的开裂荷载及极限承载力,并且能有效地抑制结构裂缝的开展;只要合理选用单元类型、参数模型及收敛准则,混凝土结构非线性有限元分析可以取得令人满意的结果。     

预制T梁早期水化热温度效应及梁端开裂机理

为避免预制混凝土T梁在施工养护期间产生较高的水化热而导致梁端出现早期竖向裂缝,以一座40 m预应力混凝土T梁为研究对象,对其浇筑过程水化热发展及早龄期力学性能进行监测与测试,并基于实测结果建立考虑梁段早期时变的精细化有限元模型,研究浇筑过程水化热温度场演变特征、梁端应力分布规律。结果表明:40 m跨预制T梁在混凝土浇筑初期,靠近梁端位置因水化过程中的温度迅速聚集而具有较高的开裂风险,且在距梁端2～4 m区域的腹板靠近翼缘板位置易贯通。建议控制入模温度在20℃以内并采用优化配合比的方法,减少水泥用量或采用低水化热水泥,以达到降低水化热和防止裂缝产生的目的。     

预制T梁翼缘板混凝土开裂数值模拟分析

为了进一步研究T梁翼缘板混凝土开裂机理,以福建省某30 m跨径预制T梁桥为例,建立ANSYS有限元实体单元模型并进行数值模拟分析;研究预应力钢束不同偏位对预制T梁翼缘板混凝土应力变化的影响,总结分析预应力钢束偏位对翼缘板应力的影响规律。     

UHPC梁开裂弯矩和裂缝试验

为研究超高性能混凝土梁的开裂弯矩和裂缝特征及评估现有规范公式计算超高性能混凝土梁开裂弯矩和裂缝宽度的适用性,进行了8根超高性能混凝土T形简支梁的受弯性能试验,观察试验梁的开裂弯矩和裂缝发展．试验结果表明:预应力水平对开裂荷载影响较大;超高性能混凝土梁的弯曲裂缝细而密,加载初期最大裂缝宽度发展较慢,纵筋屈服后最大裂缝宽度发展明显加快;利用现有规范公式计算超高性能混凝土梁开裂弯矩和最大裂缝宽度过于保守．在现行规范公式的基础上引入抗裂影响系数和裂缝修正系数,给出了超高性能混凝土梁开裂弯矩和最大裂缝宽度的建议公式,建议公式的计算值和试验值吻合良好．     

宽幅矮塔斜拉桥施工期横隔梁混凝土抗裂分析研究

以某宽幅矮塔斜拉桥实际工程为背景,分析0#块横隔梁施工期开裂的原因.通过Midas FEA建立有限元分析模型,依托应力集中理论和拉压杆计算模型的分析方法,通过五个不同施工阶段工况的受力分析研究,发现次边箱室的应力大于边箱室且边箱室的应力不均匀现象严重;横隔梁横向预应力、纵向预应力束张拉和最大悬臂混凝土浇筑致使横隔梁局部应力超限为横隔梁开裂的主要原因,提出了优化预应力施工顺序的建议;比较结构有限元受力分析和拉压杆模型的分析计算方法,得出拉压杆模型的计算偏于安全.     

超长预应力混凝土梁温度场数值模拟与分析

以某超长预应力混凝土梁施工为例,根据三维热传导理论.采用有限元软件模拟了超长预应力混凝土梁的温度场.并在此基础上计算了温度应力,根据计算值与实测值相对比的结果.验证了计算方法与理论的正确性;运用有限元软件分析了不同养护方法对混凝土温度场的影响,结果表明养护情况对混凝土内外温差影响很大.采用保温养护和循环水冷却等措施能很好的控制大体积混凝土的水化热升降,从而防止混凝土宏观裂缝的产生.证明了养护在大体积混凝土施工中的重要性,并根据对本工程的施工技术的研究,为超长混凝土梁的施工提供指导性意见.     

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.     

160 000 m3大型LNG储罐混凝土外罐施工全过程温度作用分析

为了解160 000 m3大型液化天然气(LNG)储罐混凝土外罐在施工期间的抗裂性能,避免由于水泥水化放热、混凝土收缩、外界气温变化而造成的外罐墙壁竖向开裂及扶壁柱局部环向裂缝现象,运用有限元数值模拟技术,采用增量法,分别探讨了施工模板材料、施工质量、施工季节及混凝土入模温度对混凝土外罐温度应力分布的影响及其规律.结果显示:模板对温度应力的影响作用较小,混凝土收缩导致混凝土拉应力持续增长,温度应力随着施工季节温度的变化而产生相应波动,施工质量及施工季节对温度应力的影响较大;在上述结论基础上,视温度应力结果为水化热、混凝土收缩、外界气温及入模温度各自单一影响作用下温度应力的叠加,进而总结出各因素对混凝土施工阶段温度应力的影响规律,并提出可供实际工程参考的防裂措施建议.     

开裂混凝土中氯离子扩散行为的细观数值模拟

为了研究氯离子在开裂混凝土中的扩散性能,考虑混凝土细观结构的非均质性,将含有裂纹的混凝土试件视为由砂浆基质、骨料、界面过渡区以及裂纹组成的四相复合材料,建立了带有单条裂纹的二维细观有限元模型.数值模型中,骨料不具有渗透能力,砂浆基质和界面中的氯离子扩散性能由水灰比确定,裂纹相中氯离子扩散系数与裂纹宽度的定量关系由文献中已有试验数据的拟合获得.研究了骨料分布形式对氯离子扩散行为的影响,分析并探讨了不同裂纹宽度下混凝土中的氯离子扩散行为.数值结果与试验数据的良好吻合说明了该方法的准确性.研究结果表明:骨料的随机分布形式基本不影响混凝土中氯离子的扩散行为;裂纹宽度小于50μm时,混凝土中氯离子的扩散行为基本不受裂纹的影响;裂纹宽度介于50~170μm时,氯离子的扩散随裂纹宽度增大而明显加剧;裂纹宽度大于170μm时,氯离子在裂纹附近的扩散趋于二维扩散形态.     

混凝土浇筑顺序对高大模板支撑体系稳定性影响

目的研究混凝土浇筑顺序对高大模板支撑体系稳定性影响,为《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162—2008修订提供依据,为施工方案设计提供参考．方法笔者结合高大模板试验,利用ABAQUS有限元分析软件模拟其受力性能．探讨模板体系在施工过程中,混凝土浇筑顺序对架体整体稳定性的影响．结果数值模拟与试验结果吻合良好,验证了该计算模型的正确性．分析得到在非对称浇筑混凝土过程中,立杆内力发生突变,架体水平侧移达到14．647mm,而在对称浇筑混凝土过程中,架体水平侧移只有0．992mm．结论建立的有限元模型可以较好地模拟高大模板支撑体系受力性能．采用非对称方式浇筑混凝土将会使高支模架体产生较大侧移,立杆受力不均,不利于架体整体稳定性．混凝土浇筑顺序在高支模体系中不可忽略．建议采用对称方式浇筑混凝土,提高架体整体稳定性．     

地下室混凝土外墙开裂预估的探讨

地下室混凝土外墙施工期间开裂情况较为普遍,是影响地下室耐久性的主要因素之一。裂缝预估是进行裂缝控制的前提,本文在工程调查的基础上,讨论了基于外约束的裂缝预估理论和基于补偿收缩混凝土的裂缝预估理论,两种理论预估结果的对比表明基于外约束的裂缝预估理论和工程实际情况较为吻合。考虑地下室外墙约束条件、水平钢筋配筋率、补偿收缩混凝土的特点等因素,将两种控制理论结合起来,提出了使用泵送补偿收缩混凝土的地下室外墙裂缝控制指标及其限值,并根据工程调查结果对裂缝控制指标限值进行修正。该指标可近似预测采用补偿收缩混凝土的钢筋混凝土地下室外墙裂缝,较好地满足了施工期间预估地下室外墙裂缝的需要。     

某混凝土大坝裂缝深度的测定

在大坝混凝土施工中因混凝土材料、配合比、浇筑初期温度的变化及养护不到位等诸多因素,难免会产生裂缝。当出现较深的混凝土裂缝时,表面无损检测方法显得无能为力。本文结合某混凝土大坝工程实例,采用声波对穿的方法,通过测量波速、振幅及频率,测定裂缝发育的深度和倾向,确定合理的混凝土裂缝处理方案。     

连续梁桥中跨合拢方案设计

连续梁桥合拢段施工时，温度应力常常是预应力混凝土梁桥产生裂缝的主要原因。如何在温度变化时保证合拢段混凝土的质量，是合拢段施工成功与否的关键。结合具体实例，运用有限元理论对连续梁桥中跨合拢施工进行模拟分析，提出了确定中跨合拢方案的基本原理、计算方法以及所应采取的施工措施，以供类似桥梁施工时参考。     

预应力砼桥梁早期病害成因分析及预防措施

归纳总结预应力砼桥梁产生早期病害的种类和原因,并以某一试验梁为工程背景,通过建立空间有限元实体模型,分析预应力砼桥梁在腹板处容易出现沿预应力孔道纵向裂缝的原因,并从设计和施工两个角度提出避免早期裂缝的措施。研究结果有助于解决预应力砼桥梁在实际工程中经常出现的早期病害问题。     

利用混凝土损伤塑性模型评价CRCP+AC复合式路面的损伤演变

在连续配筋混凝土复合式路面（CRCP＋AC）的研究中,CRCP面板的裂缝形态和分布模式是影响今后路面使用性能和生命周期的重要因素。研究采用ABAQUS有限元程序中的混凝土损伤塑性模型（CDP）表征CRCP面板的力学特性,结合三维瞬态热传导分析的温度场数据,分析了变温条件下的结构损伤情况;并进一步分析复合式路面在温度变化和交通荷载耦合作用下,CRCP面板损伤的演化规律以及裂缝张开闭合的行为特征。研究认为沥青面层的作用不仅仅局限在功能性方面,它可以明显改善CRCP面板的受力状况;复合式路面设计中应根据CRCP面板的温缩性能和损伤性能综合考虑沥青面层的合理厚度。     

沥青路面反射裂缝机理及夹层结构应力分析

目的 研究反射裂缝对面层结构内部应力的影响及应力吸收层模量对裂缝尖端应力的影响.方法 采用断裂力学理论对路面裂缝的形成和扩展进行分析,利用有限元软件ANSYS对路面结构进行数值模拟,研究沥青结合料路面反射裂缝产生机理.结果 有裂缝的路面结构在裂缝尖端处的剪应力和拉应力均有突变,裂缝尖端的应力场有明显的奇异性.在车辆动载的作用下,半刚性基层裂缝尖端剪应力的奇异性导致裂缝反射到沥青面层上.结论 选择低模量、抗剪切能力强的应力吸收层能够抑制剪切型反射裂缝的发展.     

基于数字孪生的装配式钢节点混凝土框架结构建造技术

与传统现浇框架结构相比,装配式钢节点混凝土框架结构建造速度更快,但框架钢连接节点处存在应力突变,因此,有必要采用基于数字孪生的手段监测该实际工程结构的施工过程,以获得钢节点对结构性能的影响。基于BIM、有限元和传感器等技术搭建了基于数字孪生的新型装配式钢节点混凝土框架结构的智能建造框架,从物理数据收集、虚拟模型建立、模型信息交互3个方面提出基于数字孪生的建筑结构智能建造实现方法。在新型装配式钢节点混凝土框架实际工程建造阶段,采用传感器技术实现工程中关键点数据的实时监测,并将其与BIM和有限元数据进行比较,进一步调整与修正物理模型中的框架结构受力情况,最终实现装配式钢节点混凝土框架数字孪生模型的建立和应用。研究表明,该数字孪生模型能有效对新型装配式钢节点混凝土框架结构进行实时监测,实现基于传感器网络和时空参数分析的危险点预测,有效减少资源消耗,为该结构的应用提供有效数据信息。