模拟酸雨腐蚀下预应力混凝土梁的抗弯性能研究

为了探讨酸雨腐蚀环境对预应力混凝土梁抗弯性能的影响,制作了8根预应力混凝土梁,从混凝土强度等级、预应力度和钢绞线腐蚀率等方面,进行8根预应力混凝土梁的三分点静载试验。试验结果及分析表明,混凝土强度对屈服后试验梁的抗弯性能影响较大,对弹性阶段的刚度影响较小;随着预应力度的增加,试验梁的开裂荷载逐渐增大,进入裂缝阶段后,刚度下降速度逐渐加快;钢绞线腐蚀率越大,试验梁的极限抗弯承载力越低;腐蚀率在一定范围内（>3.22%）,随着腐蚀率的增大,预应力混凝土梁试件的开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩明显降低。根据试验结果,提出了模拟酸雨环境下预应力混凝土梁试件抗弯承载力的计算方法,同时采用ANSYS软件对预应力混凝土梁进行非线性有限元分析,将试验梁的计算值和模拟值与试验值进行比较,均吻合较好。     

模拟酸雨腐蚀预应力混凝土T梁重载交通疲劳性能研究

为了研究酸雨腐蚀环境下预应力混凝土T梁重载交通疲劳性能,对6根腐蚀预应力混凝土梁进行静载试验和等幅疲劳试验,利用显微镜观察钢筋疲劳断裂时的破坏形态,从而推出相应条件下钢筋破坏的几何模型。结果表明：腐蚀预应力混凝土梁的疲劳破坏以底部钢筋发生疲劳脆性断裂为标志;在疲劳加载过程中,预应力混凝土梁荷载-挠度曲线、混凝土、钢筋和钢绞线荷载-挠度曲线呈现“疏-密-疏”三段式变化;钢筋疲劳裂纹的发展规律与钢筋应变的变化相对应;相较于未腐蚀试件,腐蚀试件疲劳寿命降低了32.7%;疲劳上限值为0.45和0.6倍极限荷载时,预应力混凝土梁疲劳寿命均小于200万次,且相较于疲劳上限值为0.3倍极限荷载时分别下降69.3%、85.1%。     

沙漠砂混凝土梁抗弯性能研究

为研究沙漠砂混凝土梁的受弯性能,通过7根沙漠砂混凝土梁与1根普通混凝土梁的对比试验,分析了沙漠砂混凝土梁的正截面承载力、试件的变形性能和破坏特征;并对采用现行混凝土规范公式计算的沙漠砂混凝土梁的开裂弯矩、抗弯承载力和挠度进行了探讨。研究结果表明:平截面假定仍然适用于沙漠砂混凝土梁,且沙漠砂混凝土梁的破坏特征以及跨中挠度曲线与普通混凝土梁构件相近;现行规范中梁的开裂弯矩公式、极限承载力公式和挠度计算公式不适用于沙漠砂混凝土梁。因此,本文通过引入与沙漠砂替代率相关的修正系数,提出了适宜于沙漠砂混凝土梁的建议公式,并通过理论分析证明了其可行性。     

部分预应力混凝土梁抗冲击性能试验研究

通过在跨中施加一落锤冲击荷载的方法,研究了3根无粘结部分预应力混凝土梁的抗冲击性能,给出了典型的实测波形曲线,测得了无粘结部分预应力混凝土试验梁在落锤冲击荷载作用下的动态位移延性和极限承载能力,分析了落锤重力势能对预应力混凝土梁动力性能的影响,并根据相似模拟理论,得出了与试验梁相似的12 m跨度的实际无粘结部分预应力混凝土梁的极限抗冲击承载能力。肯定了无粘结部分预应力混凝土试验梁具有很好的抗冲击性能,不会发生脆性破坏,完全可用于大跨度地下结构。     

环形钢管混凝土直杆抗弯性能研究

针对离心法生产的环形钢管混凝土桩,外径Ф400、内径Ф220,钢管厚度6mm,钢管材料Q235B,混凝土强度等级C80,运用试验和理论分析方法研究其弯曲性能.试验表明,钢管与混凝土端部界面无滑移,协同工作性能良好,弹性极限弯矩290kNm,相应的挠跨比1/450;塑性极限弯矩394kNm,相应的挠跨比1/100;在挠度达到跨度的1/30时,弯矩-挠度曲线仍然处于上升阶段,最大试验弯矩430kNm,相应的延性系数15.运用材料力学原理,忽略两种材料界面间的粘结滑移,认定受拉区混凝土开裂退出工作,推导建立其塑性抗弯承载力计算方法,计算值与试验值基本吻合.研究表明,环形钢管混凝土桩具有很高的抗弯承载力和优越的弯曲延性,具有良好的抗震性能.     

爆炸荷载下碳纤维布加固混凝土板的抗弯性能研究

为研究碳纤维布加固混凝土板的抗爆能力,用混凝土HJC动力本构模型,建立了混凝土板、炸药及考虑空气介质影响的流固耦合有限元计算模型.用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,对在爆炸荷载作用下未粘贴碳纤维布以及用碳纤维布加固下的混凝土板的跨中位移及受力性能进行了数值分析.研究结果表明:混凝土板用碳纤维布粘贴加固后抗爆炸冲击能力明显提高,且碳纤维布粘贴在一定层数以内时,其抗爆炸冲击能力与加固层数成正比,继续增加层数时抗爆能力提高不明显,甚至有相反的变化趋势.     

模拟酸雨环境下圆钢管再生混凝土纯弯试验研究

对模拟酸雨腐蚀后的8根圆钢管混凝土试件进行纯弯试验研究,考虑混凝土骨料类型和腐蚀率2个变化参数,研究变化参数对试件纯弯力学性能的影响;在此基础上,利用有限元分析软件,分别采用壁厚折减和材性折减两种方式来考虑酸雨腐蚀对试件纯弯力学性能的影响。研究结果表明:整体上所有试件均呈现出跨中弯曲变形,可知酸雨腐蚀对试件的破坏形态无明显影响;且所有试件直至试验结束,其跨中弯矩-挠度曲线均未出现下降段,表明在该腐蚀范围内,圆钢管混凝土试件在纯弯受力过程中仍具有良好的变形能力和延性;在相同腐蚀率下,圆钢管再生混凝土与圆钢管普通混凝土的极限承载力平均比值为0.94,表明圆钢管再生混凝土的极限承载力略低于圆钢管普通混凝土;随着腐蚀程度的加深,试件的刚度和极限承载力有明显降低;对比有限元计算结果与试验结果,验证了有限元建模方法的正确性及分别采用壁厚折减和材性折减来考虑酸雨环境对纯弯试件腐蚀影响的可行性。     

体外预应力混凝土梁的受弯承载力研究

体外预应力混凝土结构的受弯承载力同多种因素有关,目前还没有较好的计算方法.本文在14根体外预应力混凝土梁模型试验研究基础上,对影响受弯承载力的主要因素进行了分析,并通过对国内外主要规范的比较研究,提出了具有较高精度的体外预应力梁受弯承载力计算公式.     

模拟酸雨腐蚀环境下掺锂渣钢筋混凝土偏心受压柱试验研究

为研究掺锂渣偏心受压混凝土柱在模拟酸雨环境下的侵蚀影响,对6根不同腐蚀周期和水泥取代率的钢筋混凝土柱进行偏压试验,得到了受压柱的横向应变、侧向挠度及极限承载力。利用扫描电镜技术对腐蚀后实验柱进行了微观结构观察,据此分析了各参数变化对掺锂渣偏压柱受力性能的影响。实验结果表明:经过酸雨腐蚀,混凝土絮团状C-S-H凝胶逐渐被侵蚀,其致密结构变得松散而易被破坏,在宏观上表现为强度下降;随着腐蚀周期的增加,所有试件强度均逐渐降低,但锂渣混凝土柱具有更好的密实性和略高的承载力;锂渣混凝土与普通混凝土的破坏形态、荷载-变形曲线及发展规律相似;通过极限承载力的计算值与实验值对比,发现利用现行混凝土设计规范计算锂渣钢筋混凝土柱偏压承载力是可行的,计算结果偏于安全。     

预应力混凝土T形梁的优化设计

一、引言 钢筋混凝土及预应力混凝土构件的传统设计方法是先凭经验假定截面尺寸及其他参数,然后按规范要求计算配筋量及进行各项验算。传统的方法也注意到设计的经济合理,比如钢筋混凝土构件其经济配筋率为:矩形梁,0.6～1.5％;T形梁,O.9～1.8％;板,0.4～0.8％。若μ在经济配筋率范围内,则认为设计是经济合理的,否则应该修改截面尺寸重新计算。经济配筋率是通过大量工程实践总结出的经验数值,对设计有重要参考价值。若将优化理论应     

酸雨腐蚀后圆钢管再生混凝土柱偏压试验研究

为模拟酸雨环境腐蚀条件下试件极限承载力的变化,进行了9根圆形截面钢管混凝土柱的偏心受压试验,试验综合考虑了偏心距、骨料类型和腐蚀程度三个主要参数,研究了在通电条件情况下加速试件在酸雨环境下的腐蚀速度的机理;分析了偏心距、骨料类型和腐蚀程度对试件的极限承载力影响;并将有限元软件模拟计算与实际试验进行了比对。试验结果表明:使用通电法加速试件在酸雨环境下的腐蚀速率,在一定程度上,法拉第电化学腐蚀定律适用该通电加速腐蚀试验;随着偏心距和腐蚀程度的增加,试件的极限承载力均呈现出降低的趋势,而骨料类型(普通、再生)却对其不存在显著的影响;利用有限元软件ABAQUS对所有圆形截面钢管混凝土偏心受压柱的极限承载力进行模拟,试验结果与之吻合度较高。     

预应力钢丝绳加固既有PC空心板的抗弯性能试验研究

本文利用预应力钢丝绳对某座既有预应力混凝土(PC)梁桥进行了加固,详细介绍了双层预应力钢丝绳加固的设计原则和施工工艺,对加固前后的PC板梁桥进行了荷载试验,对比了正常使用状态下梁体加固前后的荷载-挠度、裂缝宽度和钢筋应力的变化规律。研究表明:预应力钢丝绳加固能有效降低挠度,抑制裂缝和减小钢筋应变,进而显著提高既有PC桥梁的抗弯承载力。在设计荷载作用下,加固梁的挠度、裂缝宽度以及钢筋应力分别下降了23%、50%和21%。相对于降低挠度和减小钢筋应变而言,该加固方法对于梁底裂缝的控制更具效果。预应力钢丝绳加固梁的整体性能得到提升,抗弯性能满足规范的要求。     

预应力混凝土结构抗爆性能试验研究

随着我国城市建设的飞速发展,人们迫切希望能将预应力混凝土结构用于平战结合的大跨度地下工程。但由于迄今为止国内外对预应力混凝土结构的抗爆性能知之甚少,长期以来预应力混凝土在抗爆结构中的应用一直是个禁区。本文给出了一例后张无粘结部分预应力混凝土梁板柱形结构模型在平面装药爆炸条件下的大比尺化爆相似模拟试验。模型的几何相似比例为1∶5,加载平面空气冲击波超压分别为70kPa、130kPa和320kPa。试验结果给出了在完全弹性状态、荷载略高于设计承载力状态和接近极限破坏状态下无粘结部分预应力混凝土结构的宏观试验现象和大量实测试验参数和实测波形曲线,并进行了简单的数据分析。试验结果表明:设计合理的预应力混凝土梁板柱形结构具有很好的延性,不会发生令人担心的脆性破坏,完全可以用于抗爆结构。     

低速冲击下混凝土少筋梁断裂性能

动态加载下,混凝土中钢筋的阻裂性能一直是冲击动力学研究领域的难点之一。利用落锤试验机对含缺口的混凝土少筋梁进行三点弯曲试验,分析了不同加载速率下梁的冲击力、跨中挠度、混凝土起裂应变率和钢筋应变。实验结果表明:在一定加载速率范围内（0.885～1.252 m/s）,混凝土预制裂缝尖端的裂纹起裂应变率、冲击力最大值、跨中挠度峰值与加载速率呈线性增长关系,当加载速率增至1.771 m/s时,增长趋势减弱;冲击力卸载时,钢筋部分弹性变形恢复导致裂纹产生闭合,裂纹嘴张开位移逐渐减小至恒定值,对裂纹嘴张开位移峰值前的部分曲线进行拟合后得到裂纹嘴张开位移率,结果表明裂纹嘴张开位移率随加载速率的提高而线性增大。     

火灾下混凝土结构破坏模拟的纤维梁单元模型

为分析和模拟结构构件在火灾下的失效破坏过程,本文基于建筑结构分析中常用的纤维梁单元模型,建立了钢筋混凝土梁、柱构件的火灾破坏数值模型.此模型将构件截面划分成多个纤维,从而可以模拟构件截面的不均匀温度场分布以及高温下混凝土材料的开裂、压碎和钢筋屈服等行为.并根据全拉格朗日描述方法,推导了纤维梁单元的切线刚度矩阵,建立了纤维梁单元的增量求解方程.最后,将本文模型的模拟结果和多个具体试验结果进行了分析比较,进一步验证了模型的可靠性.     

预应力混凝土简支梁桥锚下有效预应力分析

为了确定预应力混凝土简支梁桥在施工张拉与运营养护全寿命过程中结构锚固端锚下有效预应力值,基于梁挠曲变形理论与简支梁受力特性,推导出简支梁桥锚下有效预应力计算公式,并提出了一种预应力混凝土简支梁桥下有效预应力简便检测方法.以某40 m预制简支T梁桥为依托工程,通过对不同工况下简支梁桥跨中挠度值与锚固端有效预应力值进行测量,计算了不同工况下简支梁桥锚下有效预应力值,并与实测值进行了比较.研究结果表明:本文所提简支梁桥锚下有效预应力计算公式能较准确预测锚固端有效预应力值,依托工程简支梁桥锚下有效预应力公式计算值与实测值相对误差最大仅为4.83%,计算精度满足工程需求;所提出的预应力混凝土简支梁桥锚下有效预应力简便检测方法可为桥梁全寿命预测提供指导与借鉴.     

冻融循环下预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁的耐久性研究

预应力CFRP加固混凝土结构技术由于具有显著优势,越来越多地被应用在桥梁加固中,本文针对冻融循环作用下预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁的耐久性能进行了实验研究。通过12片加固梁试件的实验研究了不同次数冻融循环作用下预应力CFRP板加固梁的破坏形态和承载性能,分析了混凝土强度等级、冻融循环次数、CFRP初始应力水平等因素对加固梁耐久性能的影响。实验结果表明:经历冻融循环后试件的开裂荷载和极限承载能力都有了不同程度的下降,冻融侵蚀对CFRP加固混凝土结构产生了明显的不利影响;随着冻融循环次数的增加,加固试件的破坏模式逐渐由混凝土保护层剥离转变为界面剥离的破坏形态;冻融循环作用对预应力加固试件的整体不利影响要大于非预应力试件;混凝土强度为C60的预应力CFRP加固试件在冻融侵蚀作用下的退化要较强度为C30的加固试件显著。     

基于XFEM的混凝土纯弯曲梁的裂缝扩展模拟研究

选取纯弯曲梁进行裂缝扩展研究,在理论上符合Ⅰ型断裂模式．因此,本文利用扩展有限元法(XFEM)模拟了混凝土纯弯曲梁裂缝发展的全过程,结合线性叠加渐进假定,得到了不同初始缝高比的P-δ曲线、P-CMOD曲线以及临界有效裂缝扩展长度(a_c-a₀)/h与裂缝发展路经．对比试验数据和模拟结果表明：随着初始缝高比的增大,起裂荷载P_ini、最大荷载P_max、离散弗雷歇距离δ_dF与δ_{d F}^′,以及临界有效裂缝长度(a_c-a₀)/h均逐渐减小;试验与模拟的裂纹发展路径存在一定偏差,可知试验数据与模拟结果存在规律性差异．     

混凝土三点弯曲梁裂缝断裂全过程数值模拟研究

考虑裂缝黏聚力的作用,基于Paris位移公式推导出混凝土三点弯曲梁裂缝扩展过程中断裂过程区上的裂缝张开位移的解析表达式.采用起裂韧度作为裂缝起裂及扩展的判断标准,提出了荷载作用下混凝土裂缝起裂、扩展及失稳破坏全过程的数值模拟方法,并分别与国内外断裂试验实测值及有限元计算值进行了比较.结果表明,本文提出的数值模拟方法形式简单且精度较好.     

混凝土损伤本构模型下梁承载力研究

为解决混凝土非线性特性难以描述的难题,通过MTS815.02岩石电液伺服系统,对圆柱体混凝土试件施加定围压比为0.2的围压,得出C25、C35、C45混凝土在＂理想无损伤＂状态下的应力-应变曲线;用Ramberg-Osgood公式描述其应力-应变关系,引入损伤变量演化方程,进而得出混凝土一维受压损伤本构模型。通过与实验数据的对比证明了模型的有效性和准确性;详细地分析了无初始损伤条件下配筋梁受弯破坏时的损伤演化过程;计算C25、C35、C45钢筋混凝土梁的受弯承载力。分析结果显示：随着混凝土强度由C25提高到C45,按此模型计算与按规范公式计算所得梁承载力的差异由1.9%升高至2.84%;下降段损伤累积量占总体损伤度的比例由46.26%升高至86.04%。研究表明,本文的分段曲线损伤模型可以较好地模拟梁混凝土的非线性受压过程,并能够给出损伤程度的预测。