配置600MPa钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁试验研究

通过进行9根配置600 MPa级钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的试验研究,研究预应力度、非预应力纵向受拉钢筋强度等级及配筋率、混凝土强度等级对无粘结部分预应力混凝土梁受弯承载力、应力增量及刚度的影响。研究结果表明:增加预应力度和非预应力筋配筋率能够显著提高配置600 MPa级钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的受弯承载力,减缓试验梁的刚度退化。随着预应力度或非预应力筋配筋率的增加,配置600 MPa级钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的预应力筋应力增量减小。提高非预应力钢筋强度等级,能够使预应力筋的极限应力增量和结构的极限承载能力得到提高。     

基于修正Park-Ang模型的PC框架结构损伤模型研究

为研究Park-Ang模型在预应力混凝土结构构件中的适用性,针对预应力混凝土构件,依据等效荷载法原理将构所受到的有效预压力作为轴向压力,并以此来计算预应力构件的轴压比;考虑有、无粘结预应力筋两种情况,基于预应力混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的拟静力试验,利用1st Opt软件对Park-Ang模型参数β进行非线性拟合;最后,根据有、无粘结预应力混凝土框架结构的拟静力试验,利用本文修正的有、无粘结预应力混凝土构件的Park-Ang模型参数β计算其损伤,将计算结果与试验结果对比吻合良好,验证其适用性。     

底部开缝预应力剪力墙结构力学性能的有限元分析

根据现浇混凝土结构与装配混凝土结构的耗能特点,建立了底部开缝后张拉预应力摇摆剪力墙结构模型,并采用数值模拟方法研究其抗震耗能性能,分析分布钢筋、预应力水平、轴压力等参数对其力学性能的影响,并与同类型整体现浇剪力墙进行了对比分析。结果表明：底部开缝后张拉预应力摇摆剪力墙结构具有一定的耗能能力,虽然相对于现浇剪力墙结构,其承载力较低,但变形能力较强,墙体损伤和残余变形较小,并且具有较好的自复位能力。     

预应力混凝土结构非线性地震反应分析

本文针对预应力混凝土与普通混凝土不同的受力特点,提出了适合于分析预应力混凝土结构抗震性能的非线性有限元模型。模型首先将混凝土结构离散为杆单元,然后对各杆单元按分层组合原理分成许多混凝土层、预应力钢筋层和普通钢筋层,计算混凝土分层单元、预应力钢筋和普通钢筋的应力和应变,最后,根据钢筋与混凝土之间的粘结－滑移关系高速钢筋变形,根据混凝土弹性模量调整结构及杆单元变形,通过对普通混凝土构件和三个预应力混凝     

考虑钢筋拉结作用的钢管混凝土节点抗连续倒塌机理分析

地震、火灾和撞击等极端情况可能会引起建筑结构发生局部或者大范围的坍塌破坏。现有关于建筑结构抗连续倒塌研究主要考虑楼板对梁整体刚度的贡献,并未考虑板内钢筋的连续拉结作用,可能保守的评估了楼板对整体结构的抗连续倒塌贡献。因此,选取圆截面钢管混凝土组合节点为研究对象,基于ABAQUS软件建立板内钢筋端部不约束和约束两种不同边界条件的数值模型,分析竖向中柱失效工况下节点的破坏机理,对比不同约束条件下钢管混凝土节点的抗连续倒塌承载力计算曲线,观察板内钢筋约束条件下对该类节点梁机制和悬链线机制承载力的影响。研究结果表明:考虑板内钢筋单向拉结作用时,组合节点倒塌破坏分为:梁机制阶段、转化阶段、悬链线机制阶段和破坏阶段;对比两种不同约束条件下所得抗力曲线发现,考虑板内钢筋拉结作用时,梁机制承载力提高了7%左右,悬链线阶段承载力变化并不明显。     

基坑锚杆与土钉复合支护的FLAC数值分析

预应力锚杆+土钉复合支护技术在基坑工程中的应用已越来越广泛.本文以郑州市王家寨基坑工程为实例,采用FLAC数值分析法建立了基坑锚杆与土钉复合支护计算模型.对土体选取理想弹塑性本构模型,对预应力锚杆和土钉选取cable单元,同时考虑支护体系与土体之间的相互作用,对基坑的开挖支护的动态过程进行了模拟分析,研究了基坑开挖对土体的扰动、基坑位移变化以及土钉和锚杆的内力分布规律.研究结论对锚杆与土钉复合支护设计具有一定借鉴意义.     

常见边坡支护形式的地震稳定性对比分析

为了对比分析抗滑桩、抗滑桩加预应力锚索、格构梁加预应力锚索这3种边坡支护形式的地震稳定性,建立了相应的数值模型进行计算分析。计算结果显示:3种支护形式在地震作用后,边坡变形及稳定性系数的衰减幅度基本一致,其中格构梁加预应力锚索的衰减程度略弱,从结构受力放大倍数来看,抗滑桩支护形式的结构受力放大程度明显高于其余2种支护形式。计算结果还显示预应力锚索不仅能够提高边坡的稳定性,而且能够抑制支护结构内力的放大,从而提高支护结构的安全性能。     

基坑桩锚支护体系中围护桩嵌固深度设计方法研究

在基坑桩锚支护体系中,合理地设计围护桩嵌固深度非常重要。在确定性计算模型计算整体稳定性安全系数的基础上,考虑计算参数的变异性,建立整体稳定性的可靠度计算模型,并利用目标可靠度指标来确定围护桩嵌固深度。针对某一基坑桩锚支护体系,分别通过安全系数法及可靠度方法确定嵌固深度设计值;并分析计算参数的变异系数对可靠度指标的影响。研究表明:利用可靠度方法能够安全且经济地设计围护桩嵌固深度,在基坑桩锚支护体系设计中具有一定的适用性。     

新型端板螺栓连接框架节点抗震性能试验研究

提出了一种新型预应力混凝土梁、连续复合螺旋箍筋混凝土柱及端板螺栓连接的装配式节点,该节点的基本构造为:采用高强螺栓通过外伸端板将梁与柱装配在一起,并在梁柱中均采用连续复合螺旋箍筋,另在梁中配置预应力筋与普通钢筋,普通钢筋通过墩头与端板焊接在一起,且在节点核心区处采用钢板箍替代箍筋。该节点传力明确,且避免了核心区钢筋纵横交错的现象。为研究该节点的抗震性能,通过拟静力试验对该节点的滞回曲线、延性、高强螺旋箍筋对混凝土的约束作用等进行了分析。试验结果表明:节点破坏前,梁端出现了明显的塑性铰,节点具有较好的延性及耗能能力,且柱子和核心区的损坏程度较小,密配高强螺旋箍筋的约束作用能有效地提高构件的抗剪承载力和结构的变形能力。     

超高强钢筋UHPC梁受弯性能试验研究及承载力分析

将超高强钢筋与超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)组合成超高强钢筋UHPC梁,以减小钢筋用量和提高梁承载能力。开展2根超高强钢筋UHPC梁和2根超高强钢筋普通混凝土(normal concrete, NC)梁的两点弯曲试验,分析混凝土类型和受拉钢筋配筋率对梁破坏模式和受弯性能的影响。试验结果表明：试验梁的破坏模式均为受弯破坏,NC梁顶部受压区混凝土大量压碎,出现明显的弯曲变形,而UHPC梁受压区混凝土未发生明显破坏,且未出现明显变形。纵筋配筋率由1.59%提高至1.88%时,开裂荷载基本没有变化,而UHPC梁和NC梁的受弯承载力分别提高17.4%和13.3%。基于平截面假定,推导超高强钢筋UHPC梁受弯承载力计算公式,并与国外计算方法进行比较,建议方法计算值与试验值吻合较好。     

横向预应力混凝土梁的抗剪性能试验研究

通过4根加配横向预应力筋的钢筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁的对比试验,初步考察了横向预应力筋对提高钢筋混凝土梁抗剪性能的良好效果。研究结果表明:(1)加配横向预应力筋并施加适当预应力之后,钢筋混凝土梁的抗剪承载力提高70%以上,即使在不施加预应力的情况下,梁的抗剪承载力也约有40%的增长;(2)在横向预应力筋的总截面面积一定的情况下,采用直径较小的横向预应力筋和较小的间距,更有助于改善钢筋混凝土梁的破坏形态。     

基于响应面的预应力混凝土桥动力有限元模型研究

建立了基于正交实验的响应面模型和精细有限元模型,并将其用于中华大桥的有限元模型修正,通过实测动力数据对修正后的有限元模型计算结果进行了验证。基于修正后的有限元模型,分析了预应力对预应力钢筋混凝土桥梁模态信息（频率和振型）的影响,以及单元类型对桥梁模态频率的影响。结果表明,修正后的有限元模型能够比较准确地反映桥梁实际结构的动力特性,基于响应面模型和遗传算法的修正方法可有效地用于大桥的健康监测和状态评估;预应力对预应力钢筋混凝土桥梁模态信息的影响较小,建模时可不予精确考虑;对于由多根预应力混凝土梁组成的桥梁体系,采用实体单元分析较好。     

一种改进的斜支撑体系支护某超大深基坑的变形分析

济南某商业广场超过50000 m^2的基坑采用一种改进的斜支撑支护体系进行支护,与普通斜支撑支护型式不同,该支护体系包括支护桩、斜撑、立柱与支撑桩。本文采用FLAC^3D显式有限差分数值计算分析方法,并结合支护桩水平位移测斜数据,对该支护体系的变形特性进行分析研究,从中论证各支护单元在3个开挖阶段的运动学效应。研究结果表明,该斜支撑支护体系可以把各支护单元以及它们之间的土体充分调动起来,相互之间积极协调,以抵挡基坑开挖带来的土压力,从而减小基坑周围土体位移,保障周围道路、地下设施及周边建筑的正常运行。     

交通荷载及其对紧邻基坑支护结构影响的现场实测分析

目前对交通荷载对深基坑围护结构的影响研究尚处于起步阶段。本文通过对某深基坑工程交通荷载以及交通荷载作用下深基坑围护结构振动加速度及桩后动土压力的现场实测研究,给出了坑边车辆荷载计算经验公式,并分析了车辆荷载大小、行驶速度等因素对基坑围护结构振动特性及动土压力的影响规律。结果表明:在地表面处,车辆荷载产生的振动以竖直向为主;车辆荷载的大小将直接影响围护结构振动加速度幅值及动土压力大小;车辆行驶速度不同,车辆振动产生的峰值加速度和土体惯性力也不同,从而使得基坑围护结构桩后动土压力也不同,车辆行驶速度越大,基坑围护结构振动峰值加速度及动土压力也越大;车辆交通荷载对基坑围护结构的影响将随着距离的增加而衰减。研究所得结果可供相关基坑工程设计施工参考。     

加筋格宾新型组合支挡结构设计研究

依托湖南省湘潭至衡阳西线高速公路K 124＋300～K 124＋895段国内首座加筋格宾组合式挡土墙工程,介绍了以双绞合六边形金属网为筋材的2种新型加筋支挡结构：加筋格宾结构与绿色加筋格宾结构;以极限平衡理论为基础,吸收国外先进加筋土技术,提出了该组合结构的稳定性验算方法与公式;编制相关程序,深入研究了填料粘聚力、内摩擦角、网面拉力、地震力、填土重度、车辆荷载以及加筋间距等重要参数对安全系数的影响。研究表明,各设计参数对安全系数的影响程度不同。同时,也验证了该加筋格宾组合式挡土墙设计的科学性和合理性。研究成果可应用于具体支挡结构设计。     

基于缝宽-滑移理论的铝合金配筋混凝土梁粘结性能研究

铝合金筋与混凝土的粘结性能是影响铝合金配筋新型混凝土梁承载力的重要因素。对9根铝合金配筋混凝土梁和2根钢筋混凝土对比梁进行了静载试验,分析混凝土梁在加载过程中的裂缝发展情况,基于缝宽-滑移理论研究试验梁的粘结性能。研究结果表明:同级荷载作用下,钢筋混凝土梁的裂缝宽度小于铝合金配筋混凝土梁,钢筋与混凝土的粘结性能优于铝合金与混凝土的粘结性能;混凝土梁中纵筋所受拉力,实质上是混凝土开裂后,单元体内部粘结力的合力;纵筋与混凝土的粘结滑移量与粘结力直接相关,可通过代数和微积分计算得到二者的对应关系。     

均布荷载作用下受拉钢筋暴露的简支梁残余承载力分析

利用数值分析方法,详细讨论了在均布荷载作用下受拉钢筋暴露的钢筋混凝土简支梁的工作性能,给出了影响开口梁残余承载力性能的参数及影响大小,并结合理论给出了一些施工建议和要点,为解开口梁在加固过程中残余承载力的变化提供了基础,为合理地选择加固施工方法和技术提供了科学的依据。     

机械连接预应力实心方桩承台节点抗震性能试验研究

预应力管桩在高烈度抗震设防地区已禁用,而普通钢筋混凝土方桩成本较高。首先针对卡扣式机械连接预应力混凝土实心方桩、PHC管桩和普通钢筋混凝土方桩与承台处的节点进行拟静力试验,并利用试验数据针对Park-Ang损伤模型进行了修正,进行了损伤指数分析。研究结果表明:预应力方桩比普通钢筋混凝土方桩的抗裂性能明显好,而预应力混凝土实心方桩承台节点耗能能力和延性低于预应力管桩和普通钢筋混凝土方桩;截桩施工导致桩端部损失部分预应力,相比较未截桩试件屈服荷载和极限荷载均减小,节点裂缝开展较早,损伤较未截桩试件严重;增配普通钢筋试件的滞回曲线比较饱满,水平承载能力和位移延性得到提升,节点抗震性能得到提升与改善;预应力混凝土实心方桩损伤前期较小,而一旦发生损伤后,损伤指数发展较快。     

FRP（钢绞线）加筋混凝土梁正截面受弯承载力计算

纤维增强复合筋、不锈钢绞线等高强材料作为混凝土梁的受力筋可以充分发挥强度高、耐腐蚀性能好等优点,在土木工程中得到了广泛应用。为了分析此类高强材料加筋混凝土梁的受弯性能,在平截面假定基础上,对混凝土和受力纵筋分别采用混凝土Hongnestad模型和线弹性模型,通过平衡条件,推导了FRP（钢绞线）加筋混凝土梁受弯承载力的计算公式,并与国内外82根简支梁的试验结果进行了对比。研究结果表明：加筋混凝土梁抗弯强度试验值与理论值之比的平均值为1.07,标准差为0.14。建议公式可以较好地计算FRP（钢绞线）加筋混凝土梁的受弯承载力。实际工程构件抗弯截面设计时,建议安全配筋率取1.4倍平衡配筋率,设计截面弯矩取0.625倍理论受弯承载力,以使构件具有足够安全储备。