横截面应力范文（精选9篇）

横截面应力 第1篇

1 五种正常使用阶段开裂截面非预应力筋应力计算方法总结

PPC构件在弯矩作用下开裂截面的模拟分析过程中,仍然采用其基本假定[3,4]。

1.1 正常使用阶段弹性分析法

试验表明,在使用荷载下,预应力钢束及非预应力筋在弹性范围内工作,因而有效预应力保持不变[2]。《部分预应力混凝土结构设计建议》[5]也规定:正常使用极限状态下的应力按弹性理论计算。在使用荷载作用下,根据开裂截面的应变和内力关系及内力平衡条件,求得非预应力筋的应力。

1.2 全截面消压分析法

全截面消压分析法的基本思路是把有预应变的预应力混凝土构件近似为:在使用荷载下的截面受力分析时,用一个等效的外荷载来代替预应力作用,使得部分预应力混凝土构件也像钢筋混凝土构件一样,在承受外荷载前全截面的应变为零,然后应用分析钢筋混凝土大偏心受压构件的方法来分析[2,6]。对裂缝截面钢筋应力的计算,国外规范EC2∶ACI318-89和BS8110也均采用精确的消压分析法[7]。

部分预应力混凝土梁在预加力和外荷载作用下,把截面的应变与内力变化人为分解为三个阶段。阶段1仅有有效预加力作用;阶段2为虚拟的全截面消压状态,即假想有一个力作用于构件,全部抵消预加力引起的应变,使得全截面高度的应变都为零,使截面先达到消压状态;阶段3为实际使用荷载作用阶段。由于在阶段2假想在预应力筋重心处作用了一个实际上并不存在的虚拟拉力,故在此阶段应该施加一个和虚拟拉力大小相等、方向相反的压力和外荷载弯矩同时作用,此时即可把外荷载作用下的部分预应力混凝土构件当成大偏心受压构件来分析。

1.3 截面条带划分法

该方法采用加筋混凝土构件截面分析一般方法,即根据构件的截面形状、尺寸和配筋、材料的本构关系等,先将截面划分为与对称轴相垂直的窄条带,假设每一条带内的应变均匀,应力相等,然后以一微小荷载增量为步长逐级加载,根据截面内力和内力矩平衡条件迭代计算构件在不同荷载等级作用下钢筋的应力。在考虑预应力作用时,可在预应力产生的应变基础上进行加载计算[8]。

1.4 GB 50010-2002混凝土结构设计规范推荐简化计算方法

GB 50010-2002混凝土结构设计规范在计算按荷载效应的标准组合计算的预应力混凝土构件纵向受拉非预应力筋的应力时,是把预应力和非预应力钢筋的合力NP0作为压力与弯矩一起作用在截面上,把预应力混凝土受弯构件等效于钢筋混凝土偏心受压构件,利用偏心受压公式推导得出的,其中内力臂Z采用了简化公式计算,故同时也产生了误差。

《PPC建议》在PPC梁裂缝宽度实验的基础上,经过计算统计,将0.7 5Mcr作为实际消压弯矩,即以ΔM=M-0.7 5Mcr作为部分预应力混凝土梁验算裂缝宽度时的等效弯矩。

2算例比较

对一个典型的单筋矩形截面部分预应力混凝土梁进行了分析。分析时先配置出预应力筋和非预应力筋并保持不变,然后以开裂弯矩为起点,以一微小弯矩增量为步长逐渐改变外加弯矩值来模拟活荷载参与内力组合值的大小,同时计算构件在每一级荷载效应组合下非预应力筋的应力。以此来模拟结构在实际受荷过程中,由于荷载变化而引起非预应力筋的应力变化情况,以此[来全面地分析、评价几种计算方法在短期效应下非预应力筋应力变化水平,如图1所示。[

3结语

由于在构件开裂的初始阶段,钢筋的受拉应变和混凝土的受压应变均在弹性范围内,故非预应力筋的应力与外载基本上呈线性关系,这几种方法的计算结果在数值上非常接近,差异主要表现为按规范计算出的应力值略偏大。分析其微小的差异主要是由于:1)计算开裂截面钢筋应力时的消压状态的取值不一致;2)理论分析时未考虑受拉区混凝土的作用,而我国规范采用的计算公式(包括受压区高度的计算)基本上是以试验数据为基础经回归分析所得;3)在计算时各种方法所取的混凝土受压时的应力—应变关系略有差异。但是在构件开裂初始阶段这种微小的误差工程上是能够接受的。因此,在对部分预应力混凝土构件在正常使用阶段开裂截面钢筋应力的计算时,建议按照《规范》或《PPC建议》等简化方法进行计算不仅方便而且能够满足工程精度要求。

参考文献

[1]卢树圣.现代预应力混凝土理论与应用[M].北京:中国铁道出版社,2000:142-144.

[2]吕志涛,孟少平.现代预应力设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1998:65-67.

[3]过镇海.钢筋混凝土原理[M].北京:清华大学出版社,1999:211-212.

[4]郑文忠,李和平,王英.超静定预应力混凝土结构塑性设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2002:3.

[5]中国土木工程学会《部分预应力混凝土结构设计建议》编写组.部分预应力混凝土结构设计建议[M].北京:中国铁道出版社,1985.

[6]房贞政.无粘结与部分预应力结构[M].北京:人民交通出版社,1999:55-60.

[7]李忠诚,李唐宁.部分预应力(PPC)梁裂缝控制计算的探讨[J].建筑结构,2001(5):11.

生命的横截面作文1500字 第2篇

如果说生命的量即是生命的纵切面，那么生命的质则为其横截面。生命的量是不可预知和改变的，然而我们可以用一些方式来提升生命的质量。所以，对于一段真正的生命而言，它的价值并非取决于其纵切面的长短，而在于它是否拥有一个足以浓缩沧海桑田的横截面。

我们应做的决非像一些古人那样愚昧地谋求长生不老的仙丹妙药，而须用自己那颗鲜活跃动的心，无障碍地聆听、品尝、感知这个世界。惟有如此，我们才能够拓宽生命的横截面、提升生命的质量！

一、聆听岁月的声音

雨丝夹杂着淡淡泥腥从素净的纱帘外透进我的房间。淅淅沥沥的雨声有如岁月那凝重而悠长的钟鸣，柔柔地滚过我的心田。……我放飞了悠悠的思绪。

第一次失眠是在一个雨夜。

初秋的雨点总带着一种潮润的闷热，搅得人心神不宁。看完了《海的女儿》，我轻轻合上了书，熄灭了床头的小夜灯。窗外单调的雨声和童话故事那悲情的结局让我年幼的心有些怅怅的。原来人的一生是必须经历生老病死的，命运的枷锁终究无法挣脱。贪玩的我第一次想到了生命，想到了生离死别，想到了对于无限的宇宙而言自己是如何的孱弱苍白！而渺小的我又能利用这有限的生命去做些什么呢…

一宿的思索，沉默中我仿佛见证了自己的成长。我学会了珍惜，珍惜一切。

雨依然在四季的更迭中断断续续地降临，却带来了与童年的那种焦虑完全不同的心情。我爱与朋友坐在零星布有青苔的石阶上，让谈话声与笑声附和着雨声，分享彼此的欢乐与忧伤偶尔指尖在不经意间触碰到被雨水浸润得滑腻的苔藓，心中便会涌上一种细腻而平实的感动。即使只是因为这让我无比迷恋的感觉，我来到这世界上亦算是不虚此行了。

多年相随的雨声仿佛是岁月的声音，透过澄澈的雨幕，我看到了自己成长岁月中沉淀的回忆，它包容着成功与失败、欢笑与泪水，赋予我的生命以超越一切的力量！

我从冗长的记忆中剪截出了薄薄的聆听岁月声音的一瞬间，它竟在不经意间让我短暂的生命充满了意义。

二、浅尝亲情的甘醇

依稀还记得那年夏天，我的作文第一次被刊登在报纸上，对于年幼的我而言这实在是莫大的荣耀！正好路过爷爷的工厂，我带上了报纸便下了车，想让爷爷也分享这份喜悦之情。

见到爷爷时，他正在新规划的土地上巡视，与身后两位工人研究着图纸。烈日下，没有树荫、没有遮阳伞、没有墨镜，他那被日复一日的阳光炙烤得黝黑的皮肤和一身纯白的装束形成了鲜明的对比。我奔向了他，笑眯眯地将报纸递了过去。那张单薄的报纸仿佛在爷爷手中变得无比厚重。他轻轻地用粗短的食指摩着被印成铅字的我的名字和文章，满足地笑了。然而比那微笑更深刻地镌在我记忆中的是岁月流逝的痕迹。我看见细密的皱纹顽固地扒在爷爷的眼角。那一瞬间，我唯一想做的，就是用自己还稚嫩的小手抹去那可恶的、深刻的纹路，仿佛这样做就可以轻易地掩盖爷爷一生的操劳一样。

也许亲情正如一坛好酒，能在岁月中愈酿愈甘醇，愈酿愈浓厚；而爷爷的微笑就是那么小小的一滴(di)，却能在我的生命中弥散开来，让我时时刻刻都能浅尝到亲情的甘醇。

刹那间，只因浓浓的亲情，我的生命变得无比厚重……

三、感知灵魂的伟大

我一直这样认为，若你用心去读一本著作，那么你读的就会是一个伟大的灵魂。

读高尔基的《童年》，可以读出他凝炼质朴的笔法，读出他冷静而执著的灵魂。他在展示和批判落后、野蛮的`丑恶现实时，也让人们看到新一代人如何在旧的基地上破土而出，并显示出自己强大的生命力。整个作品虽然写的是痛苦的过去，却洋溢着乐观向上的精神品质。

读海子的诗歌与散文，能从他身上嗅到四季的轮回、风吹的方向和麦穗的成长。泥土的光明与黑暗，温情与严酷化作他出类拔萃、简约、流畅又铿锵的诗歌语言，化作他灵魂的本质。他的死亡也许就是一种极端的艺术表达方式，将自己生命的最大能量集于某一时刻，让之最充分地燃烧，同时也是最残酷的自我摧毁。

读老舍的小说与散文，可以读出他对尖锐的社会矛盾的讽刺与批判，亦能领略到他博大悲悯的胸怀；而从他对人生之旅幽微多情的继续中，亦能感知到他灵魂深处的蔼然、怡然、豁然。

捧起书本细细品读的时刻，我们生命的横截面便得到了开拓，而精神境界亦会随之提高。这些大家用自己伟大的灵魂感染着我们，同时也提升着我们生命的质量。

聆听、品尝、感知，这都是我们扩张生命横截面的方式。在有限的时间里，我们最需要学会的，是感知世间万物。

横截面应力 第3篇

关键词：预应力加固 斜截面抗剪

一、前言

预应力空心板具有结构形式简单，截面效率高，整体性能好，截面抗扭刚度大等特点。但是在宽幅预应力空心板的使用过程中，会经常在跨中附近出现斜裂缝，初步判断其原因是由于正应力小剪应力大，在中性轴附近出现沿主应力迹线方向的腹剪斜裂缝。所以提出加固方案，防止或减少裂缝的产生，并辅以实际试验来具体认识和分析裂缝产生的机理。

二、实验分析

梁体斜裂缝的发展有两种典型形式，一种是由于正应力小剪应力大，在中性轴附近出现的沿主应力迹线方向产生的腹剪斜裂缝，一种是在剪弯曲段截面下边缘由于弯矩引起的水平拉应力较大首先出现垂直裂缝，随后向着作用点方向延伸成斜裂缝的弯剪斜裂缝。此次抗剪破坏性试验产生的裂缝发展方式多以腹剪斜裂缝为主，加载后期有弯剪裂缝形成。

由现场试验得到的裂缝图可知，现场加载试验裂缝加载点连线与中性轴交点附近，随着荷载的增大沿着连线方向向加载点方向延伸，宽度逐渐加大，至加载后期，裂缝扩展到整个斜截面，形成数条宽度较大的腹剪裂缝以及弯剪裂缝，并有贯通裂缝和混凝土压碎现象出现，由此可以得出抗剪承载力严重不足。

三、加固分析

体外预应力加固法具有改善结构原有内力分布，降低结构应力水平，为结构提供安全富裕度等特点。钢丝绳网片—聚合物砂浆外加层加固法以其优越的施工及加固性能在普通混凝土梁的抗弯、抗剪加固中得到了人们越来越多的重视，本文综合考虑体外预应力加固方法和钢丝网—聚合物砂浆加固法的特点，提出空心板钢丝网体外竖向预应力加固方法，并进行了现场加固试验，探讨该方法的加固效果。

1、钢丝网体外竖向预应力加固原理

在混凝土构件中，箍筋起着约束混凝土，限制裂缝开展和抵抗剪力的作用。不配箍筋的混凝土构件，当所承受弯矩和剪力到达一定程度时，会产生一条临界裂缝。在这条裂缝的上方靠近支座处，形成了一个上小下大的“基本拱体”，拱体下部混凝土的抗剪能力不能充分发挥。当配上箍筋后，箍筋把被裂缝分割的拱形混凝土牢固地连接在一起，充分发挥了下部混凝土的潜力，共同把剪力传到支座上。

此外，由于箍筋限制了斜裂缝的宽度，提高了斜裂缝两侧骨料的咬合作用。箍筋和纵筋形成的骨架对混凝土起了“围箍”作用。箍筋对纵筋的约束使纵筋的“梢栓”作用有所提高。这些都直接或间接地提高了构件的抗剪能力。

体外预应力技术具有消除结构原有荷载、改善结构内力分布的特点，竖向预应力可以有效降低腹板拉应力，推迟斜裂缝出现的时间，降低主压应力对结构的影响，提高结构的抗剪承载力。有研究指出，对于设置竖向预应力的结构，当竖向预应力损失超过22.79%时，将可能造成混凝土开裂。

因此，对于斜截面抗剪承载力不足的构件，通过适当的方式模拟箍筋的受力原理对构件斜截面进行加固，同时合理施加预应力，是一种切实可行的加固方法。

2、现场斜截面加固试验分析

在空心板梁端一定范围内，采用预应力钢丝网片包裹，在转角位置垫角钢，在顶板钻孔，固定锚具，张拉进行固定。由于本梁为30°斜角的空心板，所以加固段起始位置由钝角侧确定，布置两组钢丝绳网片后，锐角侧的钢丝绳网片已经接近加载点，考虑到后期有可能会做加载破坏试验，所以本加固方案最终确定采用两组钢丝绳网片共24根钢丝进行加固。

对宽幅空心板进行抗剪加固后，采用试验测试的方法对加固效果进行检测，试验思路如下：

张拉预应力钢丝网片前，在加载点和支座连线位置确定空心板腹板应变测点的方法布置应变测点，然后进行预应力钢丝网的张拉。通过测试施加预应力后各测点的应变数据，计算竖向预应力钢丝网对梁体产生的预压力，然后对测试结果进行分析，并计算抗剪加固效果。

3、抗剪加固计算

根据以上方案，通过《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）的抗剪强度计算公式进行计算，确定出达到预期效果所需的每根钢丝绳张拉力为1t，预期加固效果为提高抗剪承载力35%左右。

加固后空心板的开裂区范围和裂缝密度都得到了一定程度的控制，斜截面的破坏形式为腹剪破坏，钢丝束起到了很好的约束混凝土开裂和裂缝扩展的作用，随着混凝土压应力增大，裂缝更集中的出现于近支座端，而靠近加载点附近的裂缝则明显减少。这一现象说明该加固方法可以为混凝土施加有效的预压应力，降低结构拉应力，减少斜裂缝的出现。

四、小结

分析结果如下：

1、试验PC变截面宽幅空心板的抗弯承载力满足桥梁使用要求，但抗剪承载力严重不足。经过加过后，抗剪承载力可以满足空心板的运营要求。

2、采用钢丝绳密度35mm，直径d=3.2mm，抗拉强度标准值ftk=1650MP的高强镀锌钢丝网片对宽幅空心板进行加固，张拉吨位1t，理论计算预计空心板抗剪承载力可以提高35%左右。

3、现场空心板加固试验证明，该加固方法可以为结构提供29.1%～33.75%的安全储备。

参考文献：

[1]安新.PC变截面宽幅空心板桥承载力检测评估及加固关键技术研究[D].西安：长安大学,2011,5

[2]邵旭东.桥梁工程(第2版)[M].北京:人民交通出版社,2007

横截面应力 第4篇

1预应力管道的布设及锚垫板的安装

1) 预应力管道下料、布设。首先熟悉图纸设计要求, 按照设计参数对预应力孔道长度重新复核计算。按实际管道长度下料, 在块段交界处采用接头管连接。即用比设计孔径大一些的波纹管套管连接, 严禁采用破开一端用另一节插入的方式接管。当采用现场加工钢波纹管应尽量减少在块段内接头。如采用塑料波纹管应用钢锯下料, 严禁采用刀具或火烤下料。波纹管的布设应在下层钢筋绑扎完成或模板封闭前布设完成。波纹管的定位, 一般采用“井”字形钢筋或双U形钢筋定位, 严格按照图纸设计要求将定位筋焊接在波纹管四周的普通钢筋上。直线段定位筋间距不大于1 m一道, 曲线段定位筋不大于0.5 m一道。以波纹管牢固为原则, 如不牢固可适当增加定位筋数量。在立体螺旋曲线段应根据钢绞线对混凝土的受力方向适当增加普通加强钢筋, 以增加混凝土的劈裂强度。对普通钢筋和预应力孔道有冲突时要适当挪动普通钢筋, 严禁将普通钢筋截断。当施工普通钢筋时, 对波纹管应采用适当保护, 特别是对普通钢筋的焊接。当纵向钢束和横向及竖向钢束发生冲突时应适当挪动横向及竖向钢束。最后在预应力孔道的最高点预留出浆孔。在混凝土施工前要仔细检查波纹管是否有孔洞, 并在波纹管内穿上硬质的塑料衬管, 防止波纹管被混凝土或振捣棒压扁或孔洞漏浆。

2) 锚垫板的安装。锚垫板的锚固面必须与预应力孔道的轴线互相垂直。对锚下加强钢筋布置不能过多, 但也不能过少。有一些图纸有具体要求, 有一些图纸没有具体要求。有要求的图纸要先熟悉图纸看看钢筋密度能不能影响混凝土的振捣, 如影响就对锚下加强钢筋采用增加直径的等力代换。此处的钢筋既要满足增加混凝土的抗劈裂力, 又要保证混凝土能振捣密实, 达到设计标号, 否则在张拉预应力筋时会造成锚垫板开裂。一般17根钢绞线的钢束在螺旋筋四周加不少于四层直径22 mm普通钢筋, 每层不少于8根, 及每层、每边不少于2根的加强钢筋。

2预应力筋的下料、穿束、预应力的施加

1) 预应力筋的下料。前面已将预应力管道的长度计算出来。每种千斤顶的工作长度不一样, 首先确定两端千斤顶的工作长度。下料长度为管道长度+两端千斤顶的工作长度。钢绞线的下料必须采用砂轮锯切断, 不得使用电焊、气焊等热切割。在下料时还要注意保护好切割范围之外的钢绞线不要受伤, 如有受伤, 应在受伤处割断, 以保证受伤断面不在张拉范围之内。

2) 穿束。当钢束较短的时候可采用人工单根或整束穿束。当钢束较长, 人工无法承担其钢束重量时, 可采用先将整束钢绞线一端采用点焊的方式焊成一个整体, 在端头处焊上一个牵引环, 用卷扬机拉动钢丝绳的方法穿束。但无论哪种方法穿束, 都要对钢绞线进行编束、编号。同时对锚环孔进行编号, 在安装锚环时使钢绞线对号入座, 防止在锚下钢绞线形成十字交叉在张拉时易发生断丝现象。

3) 预应力的施加。一顶一表, 表顶对应。不能将表和顶混乱使用。在张拉前首先按照钢束长度设计出张拉程序, 按照张拉控制应力选定初应力、2倍初应力和终应力。在安装千斤顶时要千斤顶、限位板、工作锚、锚垫板紧密相贴, 不能有间隙。在整体张拉之前要先用25 t的单根抽芯顶对每根钢绞线进行初应力调整, 使整束的钢绞线处于同一受力起点上。一般初应力调整以不大于张拉程序中单根钢绞线的初应力为准, 但必须每根钢绞线的受力相同。在整体张拉时按照初应力、2倍初应力和张拉控制应力分三次测量其引伸量。实际引伸量=张拉控制应力时引伸量+2倍初应力时引伸量-2×初应力时引伸量。

值得注意的是在计算理论引伸量时钢绞线的长度为波纹管长度加上千斤顶里面的工作长度, 只有这样计算出的理论引伸量才能和实际引伸量进行比较, 比较后误差应控制在±6%以内。张拉完成后应按预应力厂家说明检查夹片锚固情况。只要锚固性能良好, 钢绞线上就有夹片划痕。以OVM锚具为例, 在1 395 MPa张拉应力下, 锚固完后夹片在锚环外露2 mm, 每个厂家的不一样, 应按说明逐个检查。

由于每批钢绞线的弹性模量不一样, 所以在钢绞线进场后要到有资质的单位去试验。主要监测项目有:弹性模量、抗拉强度、松弛率等。这三项指标必须合格, 而弹性模量是计算钢绞线理论引伸量的主要指标。计算公式一般用ΔL= (FL) / (EA) 。F为控制应力, 后张法为平均应力, N;L为钢绞线的长度, mm;E为弹性模量;A为钢绞线的横截面面积, mm2;ΔL为理论引伸量, mm。平均应力计算公式为F平=Fe- (KX+Uθ) / (KX+Uθ) , F为锚下控制应力;K, U均为图纸设计常数;X, θ分别为钢束长度和转角;e为常数。也有对钢绞线进行分析, 分段的。这样就要计算出钢绞线在每个节点的节点力及每段的平均力, 用节点力带入平均力计算公式得出平均力, 再用平均力代入引伸量公式分别计算每段的理论引伸量, 再累计相加得出总长度的理论引伸量。节点力计算公式为:F节=Fe- (KX+Uθ) , 每个字母的意义同平均应力计算公式。

4) 油压表读数计算。油压表和千斤顶在使用前先到有资质的试验室进行标定。标定公式一般为y=kx+b, y为油压表读数, MPa;k, b均为常数;x为力, k N (具体以实验报告为准) 。在仪器标定完后, 分别按照图纸设计要求的张拉控制应力计算出张拉程序中初应力、2倍初应力、终应力下的油压表读数。

5) 预应力筋的压浆。预应力筋张拉完成后一般先对钢绞线进行切割, 再对锚头进行封锚。这种方法对后期的压浆效果通常是管道最高点水泥浆不密实, 有时直接就是空管。在这里要先封锚, 封锚一般采用干硬性水泥净浆, 但是这种方法水泥凝固较慢, 如需要封锚快速凝固和加快施工进程, 可在水泥中掺入适当生石膏拌匀后再加水搅拌使用。封锚要对锚垫板、锚环, 夹片、锚环之间的缝隙完全封闭。完成后对多余钢绞线用手动砂轮切割机切除, 严禁用电焊、气焊切割。电焊切割有可能引起钢绞线在管道内打火, 从而使钢绞线断丝。气焊切割有可能使夹片范围内的钢绞线受热而失去刚性造成滑丝。在封锚水泥浆凝固后, 压浆前先对孔道进行通水湿润, 通水完成后用风机对孔道通风, 将流动的水分全部吹出来。压浆用水泥浆应严格按配合比搅拌, 搅拌完成后按规范进行检测, 对不合格的水泥浆严禁使用, 并找出不合格原因, 待合格后用于压浆。压浆开始前先一端用真空机抽真空。等真空压力达到最低后, 另一端用压浆机进行压浆。压浆机压力一般在0.4 MPa~1.0 MPa, 真空机压力在0.1 MPa~0.7 MPa。当从另一端冒出合格原浆后应关闭冒浆端的阀门, 用压浆机对整个管道进行加压, 压力以不超过1.0 MPa为宜。此时钢绞线缝隙中应往外泌水, 保持管道压力大约20 min~30 min, 直到管道中不再泌水为止。对两端低中间高的钢束, 应从两端分别压浆, 待从最高点预埋的出浆孔冒出合格原浆后再改为从最高点向下加压泌水。待泌水停止后, 可关闭各个管道减压口, 等水泥浆初凝后卸掉各个持压阀门。只有用这种方法压浆的孔道内水泥浆才是密实的。

参考文献

[1]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].

[2]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[3]JTJ F50-2011, 公路桥涵施工技术规范[S].

[4]JT/T 329-2010, 公路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具、连接器试验方法及检验规则[S].

横截面应力 第5篇

1.1 跨径:

跨径30m;计算跨径L=29.16m。1.2设计荷载:公路-II级荷载, 结构重要性指数r0=1.0。1.3环境:桥址位于野外一般地区, I类环境条件, 年平均相对湿度为75%。1.4材料:a.预应力钢筋采用17标准性-15.2-1860-II-GB/T 5224-1995刚绞线, 抗拉强度标准值fpk=1860MPa, 抗拉强度设计值fpd=1260MPa, 公称直径15.2 mm2, 公称面积139mm2, 弹性模量Ep=1.95105MPa。锚具采用OVM15-7型;b.非预应力钢筋:HRB335级钢筋, 直径为18mm, 抗拉强度标准值fsk=335MPa, 抗拉强度设计值fsd=280MPa, 弹性模量Es=2.0105MPa;c.混凝土:主梁采用C50, Ec=3.45105MPa, 抗压强度标准值fck=32.4MPa, 抗压强度设计值fcd=22.4MPa, 抗拉强度标准值ftk=2.65MPa, 抗拉强度设计值ftd=1.82MPa。1.5施工方法:采用后张法施工, 预制主梁时, 采用欲留孔道埋置金属波纹管成型, 刚绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉, 主梁安装就位后现浇60mm的伸缩缝。

2 主梁配筋计算

2.1 预应力钢束面积估算及其钢筋布置

按跨中正截面抗裂性要求, 估算钢筋面积, 所需的有效预应力为:

其中:Ms-短期效应弯矩组合设计值, Ms=6087.14KNm;A-跨中截面面积, A=940125mm2;W-全截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩, 328.5710mm3;ep-预应力钢筋合力作用点毛截面重心轴的距离。设预应力钢筋截面重心距截面下缘为ap=170mm, 则ep=yb-ap=807mm。ftk=2.65MPa。预应力钢筋的张拉控制应力为;fpk为钢筋抗拉强度标准值。预应力钢筋采用15.2的刚绞线, 单根刚绞线的公称面积Apl=139mm2。fpk=1860 MPa, =0.751860=1395MPa。预应力损失按张拉控制应力的20%估算, 则可得需要预应力钢筋的面积为:

根据估算结果, 采用8束15.2的预应力钢筋;OVM15-7型锚具, 提供的预应力钢筋面积为Ap=85139=5560mm2, 采用70金属波纹管道成空, 预留空道直径75mm。则预应力钢筋截面重心距截面下缘为ap==130mm。跨中截面预应力束的布置为:6束钢筋截面重心距截面下缘为100mm, 其他两束矩下缘为150mm。端部截面预应力束的布置为:4束钢筋截面重心距截面下缘为100mm, 其余4束中的两束为500mm, 剩下两束为900mm。

2.2 其他截面刚束位置及倾角计算

2.2.1 刚束弯起形状、弯起角

采用直线段中接圆弧段的方式弯起。为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚垫板, N1, N2, N3, N4的弯起角都为2.50, N5, N6的弯起角都为30, N7, N8的弯起角都为80;N1, N2, N3, N4的升高值为120mm, 的升高值为400mm, N7, N8的升高值为800mm。

2.2.2 钢束各控制点位置的确定

计算刚束上任一点i离梁底距离ai=a+ci及该点处刚束的倾角, a为刚束弯起前其重心至梁底的距离, a=100mm;ci为i点所在计算截面处刚束位置的升高值。同理各刚束截面的ai及其倾角计算值见表1。

2.2.3 刚束平弯段的位置及平弯角

N1、N2和N3, N4预应力刚绞线在竖直平面弯起, 平弯角为0, 只考虑竖角。为了便于施工中布置预应力管道, N5和N6在梁中的平弯角采用相同的形式, N7和N8在梁中的平弯角也采用相同形式。N5和N6的平弯段有两段曲线弧, 每段曲线弧的弯曲角为=5.0160N7和N8每段曲线弧的弯曲角为=6.60。

2.3 非预应力钢筋截面面积估算及布置

非预应力钢筋根据正截面承载能力极限状态的要求来确定。设预应力钢筋和非预应力钢筋的合力点到截面底边的距离为a=100mm, 则h0=1600-100=1500mm。依据文献[1]确定箱型截面翼缘板的有效宽度, 对于跨中截面:

b'f=2 (b+bm3+bm4) =2 (150+800+700) =3300mm (b为梁腹板宽度) 由公式:

求解x。r0为结构重要性系数, r0=1.0。Md=8865.63MPa, 以上代入公式2得:

解得:x=82.2mm

中性轴没有在腹板中通过, 为一类T型, 则根据正截面承载能力计算需要的非预应力钢筋截面积为:

选用14根直径为18mm的HRB335钢筋, 提供钢筋截面面积As=3563 mm2, 钢筋重心到截面底边的距离as=40mm, 预应力钢筋重心到截面底边距离ap=130mm, 则预应力钢筋和普通钢筋的合力作用点到截面底边的距离为:

结束语

预应力筋的配置问题是预应力桥梁关键的问题, 是反映一座桥梁技术经济指标的关键因素。在预应力配置问题上, 仍有很多影响因素有待进一步探讨和研究, 鉴于作者水平有限, 仅供同行探讨。

参考文献

[1]JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应混凝土桥涵设计规范[S].

[2]黄侨, 王永平.桥梁混凝土结构设计原理计算示例[M].北京:人民交通出版社, 2005.

[3]JTGD-2004.公路桥涵设计通用规范[S].

[4]贾金青, 陈风山.桥梁工程设计计算方法及应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 2003.

横截面应力 第6篇

在偏心荷载作用下,箱梁截面的受力图示可以分解为纯弯曲变形和扭转变形。平面弯曲在截面上产生弯曲正应力和剪应力,而扭转变形产生自由扭转剪应力、约束扭转正应力、畸变正应力、畸变剪应力[1]。

一般来说,正应力偏载系数定义为:

式中:σM为对称荷载作用下的弯曲正应力,σW为约束扭转在截面上产生的翘曲正应力,σd W为畸变翘曲正应力。

2 箱梁偏载系数的简化计算方法

在桥梁计算中,使用杆系单元进行分析是不能计算出箱梁的偏载效应的,需要在杆系单元计算结果上考虑偏载系数,进而求出箱梁的偏载效应值。

本次桥梁分析中偏载系数的计算考虑3种方法:(1)取经验值,在设计上通常考虑的偏载系数为1.15[2];(2)采用修正的偏心受压法计算;(3)采用实体单元有限元分析法计算。

3 工程实例

3.1 某桥安全监测概况

昆山市柏芦大桥为39.95 m+60 m+39.95 m预应力混凝土连续箱梁桥,左、右幅分离,单幅桥宽14 m。设计荷载:汽车-20级,挂车-100级,人群荷载3.5 k N/m2。目前,在该桥箱梁底板布置了应力测点,对桥梁的实际应力状况进行监测。现对桥梁结构进行计算分析,为桥梁监测提供理论依据。

柏芦大桥的结构布置和应力监测截面布置图分别见图1和图2。

3.2 杆系单元计算

首先采用杆系单元进行分析;根据桥梁的特征将结构离散为49个节点和48单元。由于桥梁布置的测点是对活载在结构上产生的应力进行监测,所以计算时考虑桥梁的设计活载,即汽车、挂车和人群荷载。

柏芦大桥单幅桥面的行车道分有2个机动车道和1个非机动车道,计算时考虑2种状况:

(1)在2个机动车道上布置汽车和挂车荷载,在非机动车道和人行道上布置人群荷载;

(2)在2个机动车道和1个非机动车道上布置汽车荷载和挂车荷载,考虑汽车荷载的3车道横向折减系数,在人行车道上布置人群荷载[3]。

计算结果取上述2种状况的最不利值。在最不利的荷载组合下,截面测点的理论计算值见表1。

3.3 考虑偏载系数的计算结果

3.3.1 经验值法

采用经验值1.15,计算所得的理论值见表2。

3.3.2 修正的偏心受压法

采用修正的偏心受压法计算偏载系数,计算所得的理论值见表3。

3.3.3 实体单元有限元分析法

变截面连续箱梁的汽车荷载内力分析比较复杂,空间有限元法可以较好地解决这一问题,但是过程过于繁琐,这是因为箱型桥梁的顺桥向和横桥向均需要按照影响线加载,以求得最不利荷载的位置和最不利法向应力。先用平面杆系有限元法计算程序和其中的影响线加载完成各控制截面的内力分析,再求出横桥向车辆荷载的最不利加载位置,将车辆荷载加至实体单元中计算。

箱梁截面的抗扭刚度较大,对于混凝土结构可近似忽略其周边的畸变变形。在此前提下,偏心荷载作用于桥面时,将使截面发生下挠和刚性扭转2类变形。若跨中截面偏心地布置了n行车中的2n个车轮,每个车轮重P/2,n=2,其合力为np,合力偏心距为e。单位力作用下箱梁的位移和扭转见图3、4,对照图4不难计算出此时1号点的最大竖向位移为:

式中:b为两侧腹板的中距,分别为单位集中力P=1和单位扭矩T=1作用于跨中截面的中点位置时所产生的竖向位移和扭转角。

如果桥面上只布置了1行车中的2个车轮,且对于桥面中心线,则此时的n=1,e=0,带入上式,便得到均匀下沉的挠度,其值为:

欲产生ωmax的变形,则需将它的荷载P增大ζ倍,它可以表示为:

上式中的ζ为内力增大系数,箱梁横向最不利布载位置时ζ取得最大值,此时要求e取最大值。本桥设计2车道+非机动车道+人行道,车道与人行道异侧时取最大偏心距。图3为剖分的有限元网格。

(1)1-1截面的最不利活载内力组合为:挂车荷载+非机动车道荷载+人群荷载,图4为横桥向加载位置。

图5为最不利活载下的1-1截面应力云图,极值发生在车道侧,应力极值为2.59 MPa。

(2)2-2截面的最不利活载内力组合为:2车道荷载+非机动车道荷载+人群荷载(限于篇幅其余截面在此不作介绍)。

图6为最不利活载下的2-2截面应力云图,极值发生在车道侧,应力极值为1.14 MPa[3]。

实体单元法截面测点理论应力值见表4。

3.4 静载试验

静载试验采用等效加载,本次试验采用的红岩双桥运输车进行加载。车辆位置按Midas/Civil软件计算的影响线进行布设,为保证试验效果,对于某一特定荷载工况,试验荷载的大小和加载位置的选择采用静载试验效率系数进行控制,静力试验荷载的效率系数即为试验施加荷载产生的作用效应和设计荷载作用效应(考虑冲击影响)的比值一般应满足0.80~1.05[5]。

3.5 偏载系数分析

对比1-1(边跨跨中)、4-4(中跨跨中)的应力实测值与理论值,可知实测值与有限元法的计算值均较接近,偏差在1%~10%之间。1-1、4-4截面挠度实测值的偏载系数为1.09、1.01,与实测应力的偏载系数基本一致。图7为几种方法的计算值对比,经验值法和修正偏压法的计算值较实测值和有限元法计算值偏大,偏于保守,建议在设计过程中采用修正偏压法计算偏载系数,有条件的情况下采用有限元法校核。

4 结语

预应力混凝土箱梁为空间结构,在结构设计中使用简化的计算方法力求使计算值能够包含由于箱梁扭转产生的扭转正应力和畸变应力。通过以上分析,可以看出偏心受压法能较好地反映结构在偏载效应下的实际受力情况,而且能收到较好的效果。

参考文献

[1]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1998.

[2]程翔云.桥梁理论与计算[M].北京:人民交通出版社, 1990.

[3]JTGD60—2004 公路桥涵设计通用规范[S].

[4]朱伯芳.有限单元法原理与应用[M].北京:中国水利水电 出版社,1998.

横截面应力 第7篇

关键词：截面正应力,双轴惯性矩,空间受力,混凝土

0 引言

目前, 对处于空间受力状态下的PPC和RC结构的截面正应力计算, 规范没有给出公式和算法。实际结构中, PPC和RC结构是允许开裂的, 轴力N、弯矩Mx和弯矩My是耦合的, 计算截面正应力必须同时考虑, 不能单独计算再叠加, 由于计算复杂必须通过计算机编程计算得到。

当混凝土的压应力σc>0.5fc (fc为混凝土轴心抗压强度) , 混凝土的徐变很可能为非线性, 可能发散, 所以几乎所有规范在正常使用阶段, 混凝土的压应力限值在0.5fc左右, 在这样的应力状态下, 其应力应变曲线并不饱满, 可以按直线考虑。可以取以下基本假设:1) 平截面假定;2) 不考虑受拉混凝土的抗力;3) 钢筋和受压混凝土按线弹性考虑。

1 双轴惯性矩

为了方便有效地计算空间受力状态下PPC和RC结构的截面正应力, 作者定义了双轴惯性矩这个概念。

1.1 双轴惯性矩的定义

如图1所示, 有坐标系xoy和坐标系x'oy' (两个坐标系按右手准则获得的z轴方向要一致) , 四边形ABCD所围面积绕x'轴对x轴的双轴惯性矩的计算公式如下:

四边形ABCD所围面积绕x'轴对y轴的双轴惯性矩的计算公式如下:

1.2 双轴惯性矩的物理意义

如图1所示, 假如x'轴为截面受弯后的中性轴, 则四边形AB-CD所围面积的内力对x轴和对y轴的弯矩的计算公式为:

其中, E为弹性模量;ф'为弯曲曲率 (以右手准则判断其中符号, 大拇指方向指向x'轴方向为正, 反之为负) 。

2 计算算法

1) 假如为PPC, 计算混凝土应变为0时的预应力钢束应力σp0i, 并计算此时钢束的合力 (Np0, Mxp0, Myp0) , 计算荷载 (N, Mx, My) 必须是外荷载 (包括预加力二次力, 但不包括预加力一次力) 减去钢束合力。

2) 确定中性轴角度θ的转动范围:

其中, α为计算坐标轴x到总弯矩方向的夹角 (正负号遵循右手螺旋准则, 大拇指指向z轴正向为正, z轴为截面坐标系xoy平面的法向坐标轴) 。其计算公式为:

其中, Mx为绕单元坐标轴x的弯矩;My为绕单元坐标轴y的弯矩;M为Mx与My的弯矩合力。

3) 以中性轴角度循环为外循环, 已知中性轴角度得到其平移范围, 再以中性轴的平移循环为内循环确定中性轴位置, 然后计算绕中性轴的静矩Sx'和双轴惯性矩Ix'x, Ix'y, 假如受弯构件满足, 偏心受压构件满足, 偏心受拉构件满足和Sx'>0则停止循环, 否则修正中性轴位置重新计算绕中性轴的静矩Sx'和双轴惯性矩Ix'x, Ix'y。

已知中性轴平移循环可以采用二分法, 角度循环采用逐个搜索法, 每次搜索的范围逐渐减小, 搜索步长也逐渐减小。

其中, Ix'x为整个有效截面绕x'轴到x轴的双轴惯性矩;Ix'y为整个有效截面绕x'轴到y轴的双轴惯性矩;Sx'为整个有效截面绕x'轴的静矩。计算Ix'x, Ix'y和Sx'时, 需要将普通钢筋和预应力筋面积等效成混凝土截面面积。

4) 计算截面的曲率看ф', 公式如下:

其中, Ec为混凝土弹性模量;ф'为此截面的曲率。

5) 最后算出混凝土的最大压应力、钢筋的最大拉应力和受拉区预应力钢筋应力。其中, ecmax为受压区混凝土边缘离中性轴最远距离;esmax为受拉区钢筋离中性轴最远距离;ep为受拉区预应力筋离中性轴的距离;σp0为受拉区预应力筋合力点处混凝土法向拉应力为0时, 预应力钢筋的应力。轴力。应力以受压为负, 受拉为正, 内力方向与截面坐标轴正向一致为正, 反之为负。

3 实例

钢筋都采用直径为30 mm的HRB335, 混凝土采用C60, 单根预应力束面积Ap1=0.002 66 m2, 预应力筋合力点处混凝土法向应力等于0时预应力束的应力σp0=1 200 MPa, 钢束弹模Ep=195 000 MPa, 钢筋弹模Es=200 000 MPa, 混凝土弹模Ec=36 000 MPa。预加力次效应为0。截面为宽1 m高2 m的矩形, 截面形式及钢筋布置如图2所示。不同荷载计算得到的截面正应力见表1。

4 结语

本文算法适用于开裂或未开裂的任意截面形式的预应力混凝土及钢筋混凝土空间受力结构。本算法思路清晰, 易于编程且计算结果准确, 可以弥补规范的不足, 为空间结构有限元计算软件的PPC及RC结构按规范检算模块提供算法依据。

参考文献

[1]GB 50010—2010, 混凝土结构设计规范[S].

横截面应力 第8篇

有限元分析软件的程序框图如图1所示[2,3,4]。有限元分析软件的主界面设计如图2所示,界面左侧的四个按钮分别对应有限元分析的前处理阶段、求解阶段、后处理阶段和退出有限元,点击不同的按钮则进入到相应的分析阶段。点击“退出”按钮则退出有限元分析模块。

1 前处理界面设计

点击“前处理”按钮,则进入单元类型、实常数、材料属性设置界面、截面及大隔板开门处尺寸设置界面、主梁长度及腹板开门处尺寸设置界面、上盖板开门处、端梁及支承耳板尺寸设置界面和建模及分网界面。单元类型、实常数、材料属性设置界面如图3所示,通过界面可以对实常数和材料属性根据需要进行调整,而单元类型,由于有限元建模时采用的是SHELL63单元,不能通过界面更改单元类型。

截面及大隔板开门处尺寸界面如图4所示,主要通过“大隔板开门处尺寸”部分设置开门大小、位置和开门镶边宽度及过渡圆角半径。“截面相关尺寸”部分的参数也在此单独进行设置。主梁长度及腹板开门处尺寸设置界面如图5所示,该界面主要用于主梁长度方向的尺寸、近端梁变截面处主梁高度方向尺寸以及腹板开门出尺寸的调整。主梁长度方向尺寸的调整,可以根据主梁跨度的变化,根据实际需要合理调整近端梁非标准段中每一段的长度、标准段长度、标准大隔板等间隔数,以及近端过渡圆角半径的调整。近端梁变截面处主梁高度方向尺寸的调整,圆角半径的调整。近端梁变截面处主梁高度方向尺寸的调整,包括近端主梁梁高和大隔板与下盖板距离的调整。腹板开门处尺寸的调整,主要用于改变腹板开门大小、位置、过渡圆角半径以及镶边宽度等。上盖板开门处、端梁及支承耳板尺寸设置界面如图6所示,该界面主要用于调整上盖板开门处尺寸、端梁相关尺寸和支承耳板尺寸。上盖板开门处尺寸的调整用于改变上盖板开门位置、大小、过渡圆角半径和开门镶边宽度。端梁相关尺寸调整用于改变端梁长度、腹板间距和端梁隔板间距等。支承耳板尺寸调整用于改变耳板宽度、高度和圆孔直径[5]。建模及分网界面如图7所示,该界面主要用于生成建模命令流文件及相应的数据文件、调整分网时的网格尺寸大小和分网命令流文件及相应的数据文件。

2 求解界面设计

点击“求解”按钮,则进入求解界面,如图8所示。该界面主要包括显示约束方式、生成求解命令流文件及相应的数据文件。约束方式已经在程序中确定并施加,界面上只是显示而并不能够调整。点击“生成求解命令流文件”按钮,软件会根据前面的相关设置自动生成求解命令流文件,并保存在确定位置。当按下“有限元求解”按钮,程序会启动ANSYS,后台执行刚才生成的命令流文件并生成求解数据文件,用ANSYS打开该数据文件便可以查看求解结果。

3 后处理界面设计

点击“后处理”按钮,则进入后处理界面,如图9所示。该界面主要是通过编辑框输入要查看节点的节点号,点击“确定”按钮,生成所需要的命令流文件,点击“有限元后处理”按钮,程序会启动ANSYS,后台执行刚才生成的命令流文件并生成后处理数据文件,用ANSYS打开该数据文件便可以查看结果。在进行有限元后处理时,运用列表显示节点的等效应力,便可以容易的查看到关心的节点的等效应力值及各项应力[6]。此外还有很多后处理功能,这里没有给出。点击“退出”按钮,则退出后处理界面。

点击“退出”按钮,则退出有限元分析模块。

4 结论

通过对桥式起重机主梁特殊截面应力有限元分析软件的输入界面的设计,更加方便的输入分析所需要的参数,更好的实现软件应有的分析功能。

参考文献

[1]张宏生,陆念力.基于ANSYS的桥式起重机结构参数化建模与分析平台开发[J].起重运输机械,2008(2):34-37.

[2]詹红霞,侯思颖等编著.Visual C++程序设计教程[M].北京:清华大学出版社,2007.

[3]魏亮,李春葆编著.Visual C++程序设计例学与实践[M].北京:清华大学出版社,2007.

[4]郑人杰,马素霞,马志毅.软件工程[M].北京:人民邮电出版社,2009:161-239.

[5]张质文,虞和谦,王金诺等.起重机设计手册[M].北京:中国铁道出版社,1997:10-21.

横截面应力 第9篇

我国目前仍处于工业化和城镇化快速发展时期, 经三十多年的迅猛发展, 建筑业已成为我国国民经济的重要支柱产业之一。钢铁材料始终是建筑结构的主体材料, 建筑用钢材需求量较大, 占钢材消费量的50% 以上。由于我国基础设施的主要结构材料是钢筋混凝土, 多年来钢筋和线材一直在建筑用钢消耗中占有较大比重。其中, 主要以500 MPa级以下的中低强钢筋为主, 极限强度标准值高可达1 960 MPa的高强预应力筋所占的比重极小。建筑业作为资源消耗量较大行业之一, 要实现可持续发展, 就必须调整建筑材料消耗结构, 大力推广应用高强钢筋, 走节约型发展道路。

预应力钢筋混凝土结构自诞生以来已经历了半个世纪和众多工程实践的考验。其理论分析、基本性能研究、方案探索、构造设计、生产工艺等方面已有显著成果, 科学性、可靠性和经济性不言而喻。并且世界各国兴建了很多有代表性的预应力工程建筑物, 这些都说明预应力钢筋混凝土结构己在世界土建工程中显示了强大的生命力和吸引力, 值得我们深入研究并获得更多的收益。

1 国内外大直径高强预应力混凝土梁的研究现状

和普通钢筋混凝土梁相比, 应用高强预应力钢筋的混凝土梁具有更大的承载力。国内外学者通过试验验证, 对大直径高强预应力钢绞线混凝土梁进行了详细研究, 对梁正截面极限承载力、裂缝开展和截面破坏形态等方面进行了分析。

陆洲导、张士铎[1]对5 根无粘结部分预应力混凝土箱形截面梁进行实验, 核实了无粘结部分预应力混凝土梁的正截面承载力强度问题。通过理论分析推导出了梁极限破坏时无粘结预应力筋应力的计算公式并且考虑了跨高比和附加非预应力钢筋对此项应力的影响, 提出了无粘结部分预应力混凝土梁正截面强度的计算方法。

宋永发、王清湘、赵国藩等[2]进行了15 根单调荷载和11 根低周重复荷载作用下的无粘结部分预应力高强混凝土梁的实验研究并探讨了综合配筋指标、跨高比、荷载作用方式等等因素对预应力筋应力增量和极限承载力可能带来的影响。得出了两种无粘结部分预应力高强混凝土梁正截面极限承载力的计算公式, 做出的相应的验证与实验结果吻合, 表明公式可以使用。

王鹏[3]对12 根高强钢筋高强混凝土预应力简支梁进行了两点对称同步分级集中加载抗弯性能试验。观察了构件从开裂到丧失承载力的全过程并分析了各阶段钢筋的承载力、挠度、延性、裂缝宽度。得出了高强钢筋高强混凝土预应力梁的延性随着预应力强度比和换算配筋率的增大而降低, 随着受压非预应力筋指数、混凝土强度等级和体积配箍率的增大而增大的结论。

张利梅[4]对一块跨度为16 m的空心板分别采用C80 高强混凝土和高均匀延伸率低松弛1860 级钢绞线的空心板梁进行原型试验。根据实验现象对正截面受力性能进行了全面的论证, 得出了采用高均匀延伸率低松弛1860 级钢绞线可有效地提高空心板梁的延性的结论。

叶觉明、张太科、鲜荣等[5]结合国内外各工程案例, 对1960级钢丝的使用情况、使用效果和相比普通钢丝的优点等方面做出了详细的调查研究。得出了1960 级钢丝可以有效地减少桥上缆绳钢丝用量、减少主缆耗材和风阻、减小钢筋直径并极大提高承载力等优点的结论。提出可能需要对1960 级钢丝进行热处理强化、有效韧化等处理手段以保证其使用稳定。

郭俊平、邓宗才、林劲松等[6]进行了预应力高强钢绞线网加固钢筋混凝土板的实验研究。对三块不同预应力水平加固板、一块非预应力加固板和一块对比板进行抗弯试验研究。实验结果表明, 预应力高强钢绞线加固技术解决了非预应力加固方法钢绞线应变滞后、发生剥离破坏、高强度利用率低等缺点, 也表明了此项技术是一种主动高效的加固技术, 具有较高的推广应用价值。

杨春满、朱永胜、张红军等[7]通过对矿用大直径锚索进行实验, 结果表明大直径锚索在高地压和顶板破碎的困难巷道中起到了良好的支护作用, 减少了设备维修量, 杜绝了顶板事故的发生, 这些优点都与其中高强钢绞线的应用有关。

胡颂华[8]对采用高强钢筋预应力混凝土梁的某酒店进行了结构分析。通过检验和对比分析, 得出了应用高强钢绞线的大跨度建筑结构抗裂度和耐久性都得到了显著提高的结论。

综上所述可知, 在科技迅猛发展的今天, 大直径高强预应力筋在各个方面都有很大的发展空间, 在结构构件尺寸一定的条件下, 预应力结构可跨越更大的跨度, 在跨度一定的条件下, 预应力结构可实现较小的截面尺寸。通过预应力技术, 可使高强预应力筋的强度充分发挥。在建筑工程方面, 采用高强预应力筋在“大 ( 大跨度、大面积) 、高 ( 高层) 、重 ( 重荷载) 、特 ( 特种结构、特殊需要) ”结构建造中作用巨大。在桥梁工程、地下工程、隧道工程中, 高强预应力筋也在得到广泛的应用, 值得我们去为此探索。

2 大直径高强钢绞线预应力混凝土梁的研究方案

参考借鉴相关文献和资料, 设计如下试验方案, 通过对大直径高强钢绞线预应力混凝土梁正截面承载力、破坏形态、经济效益等试验结果进行分析, 研究采用1960 级钢绞线和C50 混凝土对梁正截面承载力的影响, 确定最佳混凝土配比与钢筋配置方案, 得出使用大直径高强预应力钢绞线的可行性。

2. 1 创新点

1) 加强高强度预应力钢筋的使用, 为我国土木建筑工程中高强预应力筋的科学化与规模化应用奠定基础, 为具有节能减排低碳环保的绿色建筑提供技术支撑。

2) 国内关于高强度预应力筋的使用和发展的研究, 尚未见成型体系与具体的报道。

3) 进行构件相关受力性能试验和有限元分析, 为建立相关理论基础提供试验依据, 这将有利于高强度钢筋钢绞线预应力混凝土的推广和使用, 从而达到较好的社会、经济效益。

2. 2 大直径高强钢绞线预应力混凝土梁正截面承载力试验

制作钢筋混凝土梁进行试验, 构件的尺寸为6 000 mm ×200 mm × 400 mm ( l × b × h) , 高强钢绞线采用1960 级钢绞线, 普通钢筋采用HRB400 级钢筋, 混凝土采用C50 级混凝土。采用后张法对1960 级钢绞线进行张拉。梁布置方式如图1 所示。

本实验为三分点静载实验, 利用千斤顶施加竖向荷载, 应变片、位移计和静态电阻应变测试系统对钢筋与混凝土的各测点应变、挠度和竖向荷载进行量测, 加载设备和量测装置如图2所示。

2. 3 试验现象与数据分析

通过以上试验, 观察大直径高强钢绞线预应力混凝土梁的破坏现象和破坏形态, 记录极限拉应力、极限压应力、挠度、钢筋应变、混凝土应变、位移等参数。利用Abaqus软件建立有限元模型并分析构件的承载能力且随着荷载的增加, 分析构件的变形和裂缝的发展情况。对比普通钢筋混凝土构件的承载能力、变形情况、裂缝分布情况等因素得出最优的钢绞线配置方案。总结实验数据, 得出采用大直径高强预应力钢绞线的可行性分析。

3 结语

1) 根据大直径高强钢绞线的优越性能, 提出了一种大直径高强钢绞线预应力混凝土梁, 并借鉴国内外先进的研究方法, 针对这种新型结构的性能和影响因素等方面的研究进行了试验方案设计。

2) 高强预应力钢筋的抗拉强度设计值为目前仍大量应用的HRB335 级钢筋的4. 7 倍, 作为主导钢筋的HRB400 级钢筋的3. 9 倍、HRB500 级钢筋的3. 2 倍, 已研发成功的HRB600 级钢筋的2. 7 倍, 相比普通钢筋抗拉强度具有更大优势。采用高强预应力钢筋作为受拉材料用于混凝土梁底部受拉区切实可行。

3) 在普通混凝土梁中使用大直径高强预应力钢绞线能够使梁的正截面承载力显著提高, 充分发挥受压区混凝土的抗压强度和受拉区钢绞线和非预应力钢筋的抗拉强度, 提高梁的承载性能, 弥补因跨度过大和钢筋强度过低带来的承载力不足的影响, 有利于梁综合性能的提高, 也顺应了当代节能环保绿色建筑的发展趋势。

摘要：根据国内外试验研究成果, 对预应力混凝土梁的试验方法进行了总结, 结合大直径高强钢绞线的优越性能, 提出了一种大直径高强钢绞线预应力混凝土梁, 并针对该新型结构进行了正截面承载力的研究分析。

关键词：钢绞线,预应力混凝土梁,正截面承载力

参考文献

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