预应力混凝土桥梁徐变分析的全量形式自动递进法

首先将预应力混凝土桥梁中考虑收缩、徐变影响的任意时刻混凝土应力、应变关系在持荷时段内写成代数形式,引入内力平衡方程及变形协调条件后,提出了计入截面上钢筋位置、配筋率、预应力钢筋松弛、混凝土弹性模量随时间变化等影响的徐变效应分析的全量形式自动递进法,并建立了计算式,适用于任何形式的收缩、徐变特性表达式;基于建立的全量形式公式,可方便地求解任意时刻混凝土、钢筋的应力与应变和梁体竖向变形。理论分析与试验结果比较表明,公式可方便地控制计算精度,直至给出满意的结果。将计算式编程后极易与目前桥梁设计中常用的杆系有限元软件接口,进行可靠的徐变分析。     

部分预应力混凝土梁的应力和变形

本文运用有限元步进法，结合按龄期调整的有效模量法，对部分预应力混凝土梁在不同荷载阶段截面的应力和变形进行了分析探讨。分析时不仅考虑了混凝土的收缩、徐变以及预应力钢筋的松弛等因素的时效影响，而且当混凝土中所受的拉应力超过其抗拉强度时还考虑了混凝土开裂的影响。根据分析方法编制了部分预应力混凝土梁的计算分析程序，并运用该程序对某座部分预应力混凝土梁的截面应力和变形进行了详细分析。     

干接缝节段拼装桥墩拟静力试验研究

摘要：为了比较节段拼装桥墩与整体现浇桥墩之间抗震性能的差异,以是否存在预应力钢筋、不同施工方法、预应力筋的位置和粘结状态、是否存在耗能钢筋等为试验参数,设计了一个包含五种不同构造类型混凝土桥墩的试验方案。采用拟静力试验方法比较分析了这五种不同构造类型混凝土桥墩的破坏形态、易损部位、荷载位移滞回曲线、节段拼装桥墩接缝的开展、拟静力残余位移、曲率分布、耗能能力、粘滞阻尼比等,得到了三种节段拼装桥墩、整体现浇钢筋混凝土桥墩和预应力混凝土桥墩之间拟静力行为的异同。试验结果表明：节段拼装桥墩在循环荷载作用下发生接缝的交替开闭,曲率变化集中在接缝附近,没有发生整体现浇混凝土桥墩通常出现的塑性铰现象。耗能钢筋的存在可以延缓接缝的张开,增加构件的极限弯矩和耗能能力,从而有利于增加抗震能力;采用无粘结预应力钢筋和有粘结预应力钢筋连接的节段拼装桥墩的拟静力残余位移比较小,而采用耗能钢筋的节段拼装桥墩的拟静力残余位移较大,基本上与整体现浇桥墩的拟静力残余位移相近。     

体外预应力钢-混凝土组合梁长期挠度分析

体外预应力钢-混凝土组合梁同时具有预应力钢结构、预应力混凝土结构和非预应力组合梁的特点,这使得影响其长期挠度的因素众多。该文作者推得了综合考虑混凝土板中非预应力纵向钢筋、混凝土收缩、徐变和预应力筋松弛等因素影响的体外预应力钢-混凝土组合梁长期挠度计算模型,并已得到试验结果验证。在此基础上,通过张拉龄期、初始有效预拉力、非预应力纵向钢筋配筋率、混凝土板宽度、钢梁高度、环境年平均相对湿度、混凝土强度等级以及预应力筋种类等因素的不同取值,分析各因素对体外预应力钢-混凝土组合梁长期挠度的影响规律及程度。结果表明:施加体外预应力可以大大减小组合梁附加挠度,当体外预应力抵消全部恒载产生的挠度时,终极跨中附加挠度可以降低28.9%;而且初始有效预拉力值越大,组合梁终极跨中附加挠度越小。该研究成果可为体外预应力钢-混凝土组合梁的设计和挠度控制提供技术依据和参考。     

合龙段底板分层破坏抗裂设计方法研究

针对悬浇预应力混凝土箱梁桥合龙段底板在合龙索张拉过程中经常发生分层破坏的现象,介绍了混凝土多种破坏准则,并从理论上指出最大拉应力准则不适用于箱梁桥合龙段的底板抗裂设计,而应该采用双向应力状态下的混凝土强度破坏准则。选取多座典型破坏桥梁与未发生破坏桥梁为研究对象,建立了桥梁结构的三维实体有限元模型,得出合龙段底板预应力管道之间的竖向应力与纵向应力,进而利用不同混凝土破坏准则分别对典型桥梁的应力状态及安全性做了预测,并与桥梁实测结果进行了对比,证明了理论分析的正确性。研究结论可为同类桥梁的抗裂设计提供参考。     

节段施工体外预应力混凝土梁弯曲性能研究

节段施工体外预应力混凝土梁接缝受力行为的模拟,是能否进行可靠的有限元分析的关键。根据接缝处不同部位混凝土和钢筋的受力特点,建立了能够模拟接缝工作的计算模型,开发出能够对体外预应力梁进行全过程仿真分析的非线性有限元程序。应用所编程序,对Angel C.Aparicio等人的节段式体外预应力混凝土试验梁,分别改变其相应参数,进行弯曲性能分析。分析结果表明:接缝位置处的单元与普通梁段的单元并没有本质不同,其差异在于决定梁单元刚度亦即参与工作的材料有所不同;普通钢筋配筋率对节段较短的体外预应力梁抗弯性能基本没有影响;体外索初始张拉力、布筋形式和节段划分数目对节段施工体外预应力梁的弯曲性能分别有不同程度的影响。     

用分段逼近法计算混凝土收缩与徐变引起的构件预应力损失

因混凝土收缩与徐变引起的预应力损失在总损失中占的比重很大，我国规范中对这部分损失的求解给出了经验公式，本文提出了分段逼近法可求解先张法预应力混凝土轴心受拉构件，任一时间因收缩和徐变引起的预应力损失，并同时考虑了非预应力筋的影响；方法中，把总时间分段，各时段中设应力为常数，求解各时段因收缩和徐变引起的预应力损失，再叠加求总损失，这样，可求出预应力损失较精确值：混凝土收缩与徐变求解采用了作者导出的一组公式。     

用段逼近法计算混凝土收缩与徐变引起的构件预应力损失

因混凝土收缩与徐变引起的预应力损失在总损失中占的比重很大，我国规范中对这部分损失的求解给出了经验公式，本文提出了分段逼近法可求解先张法预应力混凝土轴心受拉构件，任一时间因收缩和徐变引起的预应力损失，并同时考虑了非预应力筋的影响；方法中，把总时间分段，各时段中设应力为常数，求解各时段因收缩和徐变引起的预应力损失，再叠加求总损失，这样，可求出预应力损失较精确值，混凝土收缩与徐变求解采用了作者导出的一组公式。／     

早龄期混凝土湿度应力计算与开裂风险评估

该文以现浇混凝土圆柱为例,建立了自收缩与干燥收缩统一的早龄期混凝土收缩应力解析计算方法,并采用松弛系数法对混凝土徐变的影响作了修正,同时对混凝土早期开裂风险进行了分析。应用所建模型,对不同环境湿度条件、不同尺寸混凝土圆柱的湿度应力进行了计算与分析。结果表明:混凝土内部湿度随时间的变化幅度是控制湿度应力的主要因素,混凝土内部湿度与环境湿度差值越小,干缩应力越小;徐变参数的取值对混凝土湿度应力的计算影响较大;构件尺寸对干缩应力也有一定的影响,柱半径越大,相同条件下其外表面拉应力越大,越容易开裂。     

预应力组合梁桥的时效分析

本文根据组合梁桥的施工过程，采用按龄期调整的有效模量，结合有限单元步进法，对组合梁的时效行为进行了分析探讨，并编制了相应的计算程序，在程序中考虑了单元的分层建造，张拉预应力筋，结构体系转换，施工外荷载的影响以及各节段混凝土龄期的不同所导致的收缩，徐变差异，可以计算组合梁结构从施工到成桥这一整个过程中任一时刻的截面应力与变形，还可预测成桥后若干年收缩，徐变引起的组合截面应力与变形的变化，文末以一座两     

半预制装配式地下车站侧墙底节点抗震性能试验研究

针对半预制装配式地下车站结构,提出一种新型的车站外侧墙与底板连接节点,该节点通过车站单侧半预制墙板与底板伸出的竖向U型钢筋搭接连接来实现侧墙与底板间的内力传递。为研究该节点的抗震性能,结合实际工程设计制作了3个连接区位置各不相同的足尺预制拼装节点试件和1个现浇对比节点试件。以拟静力试验为基础,结合有限元分析,研究了节点的破坏形态、承载能力、滞回性能以及U型筋搭接连接的传力性能。研究表明：U型钢筋的搭接连接能够有效传递钢筋应力;预制拼装节点在其连接区内可能出现U型筋弯弧内部混凝土的压碎破坏以及U型筋弯弧段的断裂破坏,两种破坏形态均始于钢筋与混凝土之间的粘结退化;将U型筋搭接连接区设置于车站侧墙的腋板加强段,可以使预制拼装节点呈现出与现浇节点基本相同的承载能力、破坏形态以及滞回性能;在保证不出现钢筋粘结失效的前提下,设置于腋板加强段之外的U型筋搭接连接区可以有效提高节点的抗剪承载力。     

新型自复位桥梁墩柱节点的局部稳定性研究

为了更好地控制结构震后残余变形,增强桥梁结构自复位性能,最大限度地强化震后继续服役的能力和增加再修复的可能,该文基于性能设计的理念,给出一种新型自复位桥梁墩柱节点体系的基本概念,并选取该体系的典型模型进行截面弹性承载力、滞回特性、设计控制参数等力学性能进行初步的推导和分析。研究结果初步表明,该自复位桥梁墩柱节点结构受力明确,构造合理巧妙,由于嵌合式接头限制了体系最小势能位置,能够帮助结构复位,震后残余变形小,震后弹性承载力不下降,能够满足对结构性能的更高要求。     

预应力钢带加固RC框架节点抗震性能试验研究

在对现有节点加固技术分析研究的基础上,该文提出预应力钢带加固RC梁柱节点技术。为验证预应力钢带加固技术的有效性,对4个预应力钢带加固试件和1个未加固试件在水平低周反复荷载作用下的抗震性能进行了试验研究。研究节点核心区钢带间距、邻近核心区的梁端钢带间距和预应力钢带加固位置对加固后节点抗震性能的影响,并对各试件的破坏形态、滞回性能、耗能和延性性能等抗震性能指标进行分析。试验结果表明:预应力钢带能有效抑制节点核心区裂缝的开展,减小节点核心区的剪切变形,提高节点核心区抗剪承载能力,实现破坏位置和破坏形态的改变,加固试件的破坏形态由未加固试件的梁端弯曲－节点剪切破坏变为梁端弯曲破坏,加固后试件的承载力、耗能、延性和刚度退化等抗震性能指标均有明显提高。     

局部采用纤维增强混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

为了提高梁柱节点受剪承载力、变形能力及耗能能力,同时避免节点钢筋拥挤而导致的施工困难,采用纤维增强混凝土(FRC)代替普通混凝土作为节点核心区基体材料,考虑轴压比和节点核心区配箍率的影响,进行了7个FRC梁柱节点和1个钢筋混凝土(RC)梁柱节点对比试件的拟静力试验,分析其破坏形态、承载力、变形能力、耗能能力、节点核心区剪应力-剪应变曲线和梁端塑性铰区弯矩-转角曲线。结果表明,在节点核心区主斜裂缝出现前,试件已具有很高的受剪承载力和变形能力;当轴压比试验值为0.07~0.28时,随着轴压比增大,FRC试件的受剪承载力、侧向变形能力、耗能能力及节点核心区的剪切强度和剪切变形能力增加;增加节点核心区配箍率,承载力退化有所减缓;FRC试件梁端塑性铰转动能力有较大提高。     

The technique of glueing precast elements of the Rio-Niteroi bridge

The prestressed concrete superstructure of the 7,884 m long and 26.6 m wide bridge over the Guanabara Bay, connecting the cities of Rio de Janeiro and Niteroi, in Brazil, was constructed by the cantilever method with the help of precast segments which were glued together with epoxy resin. An experimental investigation of the structural behavior of the glued joints was made in a model of the bridge. Important conclusions resulted from the experiment. It has been shown that the glued joints do not affect the safety of the structure. Several investigations were made during the construction for determination of various important features of the glued joints for erection procedures. The behavior of glued joints was studied with the help of a specially developed concrete test piece.     

The long-term creep and shrinkage behaviors of green concrete designed for bridge girder using a densified mixture design algorithm

Creep and shrinkage behaviors are critical factors in the precast/prestressed concrete industry because these factors allow engineers to assess the long-term performance of concrete and to develop life-cycle estimates for concrete structures. The current study presents the results of an experimental work that addresses creep and shrinkage behaviors as well as the development of compressive strength in ordinary Portland cement concrete (OPC), high-performance concrete (HPC), and self-consolidating concrete (SCC). The concrete mixtures created for the present study were used to fabricate prestressed bridge girders. A conventional method (ACI) was used to design the mixture proportion for OPC and a densified mixture design algorithm (DMDA) was used to design the mixture proportions for HPC and SCC. All concrete mixtures had the same target strength of 69 MPa (10000 psi) at 56 days. Additionally, a comparative performance in terms of strength development and creep and shrinkage behaviors of ACI and DMDA concrete is performed in the present study. Test results show that all of the samples attained the target strength after 28 days of curing and that the strengths of each continued to increase afterward. Importantly, the incorporation of pozzolanic materials into concrete mixtures affected the propagation of creep strain and shrinkage positively. Furthermore, the DMDA concrete sample delivered better long-term performance than ACI concrete in terms of compressive strength, creep strain, and shrinkage.     

预应力混凝土梁桥系统失效树分析

针对预应力混凝土梁桥,采用失效树的方法进行系统可靠性分析。运用全局临界强度分枝-约界准则识别结构系统主要失效模式,以JC法计算各主要失效模式的可靠指标,采用Ditlevsen上下界公式分析结构体系的失效概率。以某汉江公路大桥为例,分析了失效树图形,研究了主要失效模式的可靠指标、失效概率及桥梁结构体系可靠性。与实桥运营状态的对比分析表明,上述理论分析较好地预测了实际的结构行为,能用于桥梁结构安全性及可靠性分析评估。     

双向荷载作用下空间夹心节点受力性能试验研究

节点核心区采用同梁等强的低强度混凝土浇筑的夹心节点和采用同柱等强的高强度混凝土浇筑的传统节点相比,施工简单且易保证质量,但是我国规范对其规定过于简单,没有明确的验算方法。通过三组不同混凝土强度等级差的空间夹心节点和传统节点对比试件的双向低周往复性能试验研究,对比分析了二者破坏形式、延性、耗能、变形和承载力等方面的差异,结果表明:中低剪压比夹心节点的整体抗震性能稍弱于传统节点,但相差不明显;中低轴压比、剪压比条件下,当柱与梁混凝土强度等级之比小于1.5时,节点区可直接采用与梁相同强度等级的混凝土浇筑,当柱与梁混凝土强度等级之比大于1.5时,其破坏形式可转变为节点核心区剪切破坏,需采取相应的加强措施。最后在此基础上,给出了与试验结果吻合较好的夹心节点抗剪承载力计算公式。