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准分布FBG钢绞线对混凝土梁预应力损失的监测

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铁道科学与工程学报 2023年第7期20卷 2740-2750页

作者：覃荷瑛雷静汤鹏飞罗伯光桂林理工大学广西壮族自治区智慧结构材料工程研究中心广西桂林541004 桂林理工大学岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

预应力损失是预应力构件设计及张拉施工的关键参数,同时也决定构件服役时的受力状态。然而,目前沿构件全长的预应力损失分布基本是依据理论公式和工程经验获得,难以通过实测求证。针对这一难题,提出将多点准分布FBG耦合于混凝土梁中预... 详细信息

预应力损失是预应力构件设计及张拉施工的关键参数,同时也决定构件服役时的受力状态。然而,目前沿构件全长的预应力损失分布基本是依据理论公式和工程经验获得,难以通过实测求证。针对这一难题,提出将多点准分布FBG耦合于混凝土梁中预应力钢绞线中心丝的技术,并进行实验,以探求预应力损失影响规律及其沿构件全长的分布。实验结果表明:相比准确率低、失效概率大的应变片,多点准分布FBG存活率为100%,监测数据有良好的线性度,可实现预应力损失及其分布的监测。FBG对短期预应力损失的监测值与规范推荐的理论值变化规律一致:离张拉端距离越大,σ′l1越大而σ′l2越小,但监测数据整体比规范值少2%~10%。孔道形状对短期预应力损失影响较大,对长期预应力损失影响较小:直线孔道梁中短期预应力损失占总损失的40%~50%,短期损失率约为6%,曲线型孔道梁中其值分别为70%~73%及13%;直线孔道梁中长期预应力损失占总损失的50%~60%,长期损失率约为8%,而曲线型孔道梁中其值分别为27%~30%及6%。对总预应力损失而言,直线型孔道各测点其值小于曲线型孔道,前者总损失率约为14%,短期和长期预应力损失各半,而后者总损失率约为19%,并以短期预应力损失为主。通过多点准分布FBG对预应力损失监测试验,为预应力构件的设计、张拉施工及受力分析提供试验参考和技术支持。

关键词： FBG传感器预应力钢绞线预应力损失监测

预应力损失对单层索网幕墙结构力学性能影响研究

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预应力损失对单层索网幕墙结构力学性能影响研究

作者：解正红中南大学

学位级别：硕士

单层索网幕墙结构形式简洁、通透,美观性强,在工程领域应用广泛。同时单层索网结构又有索结构的特点:只存在拉伸刚度、无初始刚度、变刚度,因此需要预先对索施加预应力。而在施工阶段、使用阶段在外部及内部因素影响下,索结构中的预应... 详细信息

单层索网幕墙结构形式简洁、通透,美观性强,在工程领域应用广泛。同时单层索网结构又有索结构的特点:只存在拉伸刚度、无初始刚度、变刚度,因此需要预先对索施加预应力。而在施工阶段、使用阶段在外部及内部因素影响下,索结构中的预应力会发生损失,直接影响到结构刚度,并对单层索网幕墙结构力学性能产生影响。本文结合工程实例,利用ABAQUS有限元软件建立单层索网幕墙分析模型,对单层索网幕墙结构中预应力损失分布进行了研究,同时建立了预应力损失工况研究预应力损失对单层索网幕墙结构力学性能的影响。主要工作如下:(1)分析单层索网幕墙结构刚度构成及影响因素,对索网结构预应力作用下结构刚度变化规律进行了阐述,利用ABAQUS软件建立工程实例有限元分析模型;(2)根据模拟结果研究模型预应力损失分布规律,建立单根索及组合索段预应力损失工况,利用MATLAB编制风荷载模拟程序,获取风荷载时程,在静载及动力风荷载下研究预应力损失对单层索网幕墙结构风振性能影响,提取结构一阶振型分析预应力损失对单层索网幕墙结构动力性能影响,总结预应力损失对结构风振性能影响规律;(3)选择三条地震波,对比有限元模拟结果、试验结果及3D3S计算结果研究多遇地震强度下预应力损失对单层索网幕墙结构地震性能影响,同时对影响单层索网幕墙结构性能的参数:板厚、索径、连接刚度等因素进行研究,为工程应用提供参考。图118幅、表10张、参考文献66篇

关键词：索结构单层索网结构性能有限元分析预应力损失

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锚索预应力损失模型及预应力补偿时机分析

中南大学学报（自然科学版） 2022年第6期53卷 2134-2142页

作者：史克友吴小萍王泽坤中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075 伦敦大学学院交通研究中心英国伦敦WC1E 6BT

对锚固边坡而言,建立锚索预应力损失模型的前提是假设岩体均匀受力,而框格梁是岩体均匀受力的保障,在框格梁的作用下,岩土体的实际受力情况更接近于假设条件。鉴于此,考虑锚索、框格梁及岩体三者之间的相互作用关系,建立新的锚索预应力... 详细信息

对锚固边坡而言,建立锚索预应力损失模型的前提是假设岩体均匀受力,而框格梁是岩体均匀受力的保障,在框格梁的作用下,岩土体的实际受力情况更接近于假设条件。鉴于此,考虑锚索、框格梁及岩体三者之间的相互作用关系,建立新的锚索预应力损失模型,并通过对比分析现场监测数据及已有模型的计算结果,验证新建模型的准确性和适用性。另外,基于新建模型,对不同时间节点下锚索的2次张拉效果进行分析,探讨锚索预应力的后期补偿时机。研究结果表明:考虑框格梁的作用后,新建模型的精度更高,新建模型不仅可以对锚索预应力的损失量进行计算,同时可以对锚索预应力达到稳定的时间进行准确预测;施工完成20 d后对锚索进行2次张拉均可达到理想的预应力补偿效果;锚索原预应力损失程度不同,其2次张拉效果也不相同,锚索的原预应力损失量越大,2次张拉时,其预应力补偿效果越明显。

关键词：锚索预应力蠕变模型预应力补偿框格梁预应力损失

考虑非对称摩阻影响的后张预应力锚固损失计算方法

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交通运输工程学报 2022年第4期22卷 170-185页

作者：王凌波袁浩允长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学旧桥检测与加固技术交通行业重点实验室陕西西安710064 中交第二公路工程局有限公司陕西西安710065 中交集团山区长大桥隧建设技术研发中心陕西西安710199

为改进后张预应力混凝土梁直线、曲线混合布束的预应力锚固损失计算方法,提高预应力锚固损失的理论计算精度,对预应力钢束微段建立静力平衡方程;利用不同钢束形状间的变形协调关系和应力连续条件,考虑设计中预应力钢束直线、曲线混合分... 详细信息

为改进后张预应力混凝土梁直线、曲线混合布束的预应力锚固损失计算方法,提高预应力锚固损失的理论计算精度,对预应力钢束微段建立静力平衡方程;利用不同钢束形状间的变形协调关系和应力连续条件,考虑设计中预应力钢束直线、曲线混合分布的实际影响参数与正、反摩阻损失差异,建立了针对预应力混合布束锚固损失求解的分段逼近理论,推导了预应力锚固损失精确计算公式,并编制了Python程序,实现了自动求解与简化计算;通过现场足尺模型试验比较了精确公式与现行公路和铁路桥梁设计规范中预应力锚固损失理论算法的计算误差。研究结果表明:后张预应力直线、曲线混合布束锚固时反摩阻效应小于张拉时的正摩阻效应,且实际中反摩阻影响长度与现行桥梁设计规范算法有较大偏差;采用提出的方法推算的反摩阻影响范围总体与中国铁路桥梁设计规范更为接近,在精度和离散度方面比现行公路与铁路桥梁设计规范分别高出16.7%和14.9%,且与模型试验数据的相关度更高,变异性更小;在后张预应力混凝土结构相关研究中应考虑实际预应力直线、曲线混合布束线形与不对称正、反摩阻效应的影响,采用分段逼近法计算钢束预应力锚固损失;在进行后张预应力混凝土结构设计时,从简化计算的角度考虑,建议采用现行铁路桥梁设计规范计算反摩阻效应。

关键词：桥梁工程后张法预应力箱梁预应力损失摩阻损失反摩阻

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预应力损失对张弦桁架动力稳定性能的影响

空间结构 2018年第2期24卷 36-40页

作者：徐忠根廖允烽陈荣毅广州大学土木工程学院广东广州510006 广东省复杂钢结构工程技术研究中心广东广州510006 广州南沙重点建设项目推进办公室广东广州510006

以广州国际会展中心屋盖的整体空间张弦桁架结构为原型,分析预应力损失对张弦桁架动力稳定性能的影响.先对结构进行特征值屈曲分析和几何非线性后屈曲分析,得到结构失稳模态,并且分析了预应力损失对张弦桁架结构稳定的影响.随后考虑结... 详细信息

以广州国际会展中心屋盖的整体空间张弦桁架结构为原型,分析预应力损失对张弦桁架动力稳定性能的影响.先对结构进行特征值屈曲分析和几何非线性后屈曲分析,得到结构失稳模态,并且分析了预应力损失对张弦桁架结构稳定的影响.随后考虑结构的材料非线性和几何非线性,在三向地震作用下对结构进行时程分析,分析预应力损失对张弦桁架动力稳定性能的影响.结果显示：预应力损失10%、20%后结构动力稳定的临界荷载有所下降但降幅不大;预应力损失30%后,结构动力稳定临界荷载有明显下降,且随着预应力的损失,结构的动力稳定性能越来越差;当预应力损失100%后结构动力稳定临界荷载下降了48.75%.

关键词：张弦桁架预应力损失动力稳定临界荷载

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预应力损失对BCCP管道安全性影响研究

人民长江 2019年第2期50卷 197-201页

作者：胡少伟孙岳阳薛翔陆俊南京水利科学研究院材料结构研究所江苏南京210024 河海大学水利水电学院江苏南京210098 河海大学力学与材料学院江苏南京211100

钢筋缠绕钢筒混凝土压力管(BCCP)是一种由传统的预应力钢筒混凝土管改进而来的新型复合管材,具有较好的应用前景。为研究预应力损失对此种新型管道安全性的影响,借助有限元软件ABAQUS建立了三维有限元模型,考虑材料非线性,计算了不同预... 详细信息

钢筋缠绕钢筒混凝土压力管(BCCP)是一种由传统的预应力钢筒混凝土管改进而来的新型复合管材,具有较好的应用前景。为研究预应力损失对此种新型管道安全性的影响,借助有限元软件ABAQUS建立了三维有限元模型,考虑材料非线性,计算了不同预应力损失下BCCP达到3种极限状态对应的内水压极限值。结果表明:工作极限状态和弹性极限状态下的内水压随预应力损失量的增加而降低,而强度极限状态下的内水压随预应力损失量的增加而增加,预应力损失降低了BCCP正常工作的承载性能,但不会影响最终的屈服破坏。研究结果对该管型在工程中的应用具有一定的参考价值。

关键词： BCCP 预应力损失有限元模型极限状态内水压

基于多因素耦合效应的锚索预应力长期损失研究

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岩土力学 2021年第8期42卷 2215-2224页

作者：冯忠居江冠赵瑞欣龙厚胜王政斌张正旭长安大学公路学院陕西西安710064 山东高速集团有限公司山东济南250014

为研究锚索锚固力长期损失规律及计算方法,基于广义胡克定律、松弛率时程响应方程与改进西原锚固耦合本构模型,建立了三因素锚固力损失计算方法,利用三因素损失计算方法分别计算了锚具垫板内滑锁紧、索体钢绞线应力松弛、岩体蠕变耦合... 详细信息

为研究锚索锚固力长期损失规律及计算方法,基于广义胡克定律、松弛率时程响应方程与改进西原锚固耦合本构模型,建立了三因素锚固力损失计算方法,利用三因素损失计算方法分别计算了锚具垫板内滑锁紧、索体钢绞线应力松弛、岩体蠕变耦合的锚索预应力理论损失值。开展锚索拉拔破坏原位试验进一步验证长期损失计算方法的准确性,通过分析拉拔荷载传递机制,确定了荷载-增量位移曲线自由段拉拔阶段为锚索的工作荷载区间,取其区间中值为锚索时效锚固力,并获取了预应力长期损失实测值。研究结果表明:20年运营期锚索预应力损失值约为17.5%~27.5%;岩体蠕变是锚索预应力长期损失的最显著影响因素;三因素损失计算方法理论值与现场预应力损失实测值误差约4.2%,验证了三因素损失计算方法的准确性,表明长期预应力损失的三因素计算方法满足一定精度要求,具有可行性。

关键词：预应力锚索预应力损失原位拉拔试验锚固力岩体蠕变

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基坑锚索预应力损失规律现场试验研究

岩土力学 2019年第5期40卷 1932-1939页

作者：余瑜刘新荣刘永权重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045

受开挖施工及锚固地层的影响,基坑锚索预应力损失现象较为普遍。依托某实际工程开展现场试验,分析了张拉荷载大小、张拉锁定方式、无黏结段长度以及循环加载对锚索预应力损失产生的影响,进而对基坑锚索预应力损失形成机制进行了探讨。... 详细信息

受开挖施工及锚固地层的影响,基坑锚索预应力损失现象较为普遍。依托某实际工程开展现场试验,分析了张拉荷载大小、张拉锁定方式、无黏结段长度以及循环加载对锚索预应力损失产生的影响,进而对基坑锚索预应力损失形成机制进行了探讨。结果表明:锚索锚固体与周围地层发生的脱黏滑移是产生预应力损失的重要原因,锚拉力越大,锚索预应力损失越明显;对于分散型锚索,单根张拉锁定有利于减少其预应力损失;锚索无黏结段长度会对锚头刚度产生影响,其长度越短,锚索预应力损失越明显;多次循环加载可以将锚固体受荷产生的塑性变形进一步锁定,从而大大降低锚索在锁定后的预应力损失。相关规律和结论可为基坑锚索的设计与施工提供有益的参考。

关键词：基坑工程预应力锚索预应力损失现场试验脱黏滑移

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预应力损失对大跨度PC连续梁桥挠度的影响

铁道工程学报 2014年第7期31卷 57-61页

作者：卜建清崔金灿石家庄铁道大学石家庄050043

研究目的:近年来国内外多座大跨度预应力混凝土连续梁桥在通车一段时间后主跨跨中出现较大的挠度,不但影响了过桥车辆的舒适性和安全性,而且威胁着桥梁的安全,缩短了桥梁的使用寿命。本研究旨在分析预应力损失对大跨度连续梁桥长期挠度... 详细信息

研究目的:近年来国内外多座大跨度预应力混凝土连续梁桥在通车一段时间后主跨跨中出现较大的挠度,不但影响了过桥车辆的舒适性和安全性,而且威胁着桥梁的安全,缩短了桥梁的使用寿命。本研究旨在分析预应力损失对大跨度连续梁桥长期挠度的影响规律,为采取有效的设计、施工及加固等措施抑制大跨度预应力混凝土连续梁桥跨中持续下挠提供理论依据。研究结论:(1)大跨预应力混凝土连续梁桥挠度是长期增长的,增长速率不确定,其跨中挠度随跨径的增大而增大,增长率与跨径的大小、预应力损失程度都有着密切关系,且桥梁跨度越大,主跨跨中挠度受预应力损失影响越明显;(2)桥梁顶板纵向预应力损失比底板纵向预应力损失对跨中挠度的影响显著;(3)混凝土收缩徐变及由其引起的预应力损失是引起大跨PC连续梁桥跨中下挠的主要原因;(4)该研究成果可应用于大跨度预应力混凝土连续梁桥优化设计。

关键词：大跨度预应力混凝土连续梁桥预应力损失收缩徐变长期挠度