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矩形截面梁后张锚固区劈裂力计算的拉压杆模型法

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公路交通科技 2009年第12期26卷 56-61页

作者：林波刘钊东南大学土木工程学院江苏南京210096

针对矩形截面梁端部承受一个水平或倾斜锚固力的工况,根据主应力迹线构建出后张锚固区的拉压杆模型。在此基础上,利用拉压杆模型中节点力的平衡条件以及模型中的几何关系,推导出后张锚固区劈裂力大小的计算式。同时,利用有限元数值分析... 详细信息

针对矩形截面梁端部承受一个水平或倾斜锚固力的工况,根据主应力迹线构建出后张锚固区的拉压杆模型。在此基础上,利用拉压杆模型中节点力的平衡条件以及模型中的几何关系,推导出后张锚固区劈裂力大小的计算式。同时,利用有限元数值分析结果,拟合出劈裂应力合力重心位置的计算公式。在锚垫板宽度、锚固偏心距及力筋倾角变化的情况下,通过对比本文计算方法、美国AASHTO规范公式、欧洲FIP99建议公式的计算值以及有限元结果,表明所提出的劈裂力计算方法能够较好地反映锚垫板宽度、锚固偏心距以及力筋倾角对劈裂力大小以及劈裂应力合力重心位置的影响规律。与现有规范建议的计算公式相比,考虑的影响因素更为全面,计算精度更高。

关键词：桥梁工程劈裂力拉压杆模型后张锚固区有限元分析

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多束同心锚锚固区的劈裂力研究

交通标准化 2012年第18期40卷 65-67页

作者：洪志浩庄郁辉许凯明义乌市交通设计有限公司浙江义乌322000 同济大学桥梁工程系上海200092

提出预应力箱梁桥设计中群锚锚固区设计存在的问题,并在此基础上进行大量的参数化分析,对群锚同心锚锚固区的劈裂力进行的探讨分析,并提出相应的简化计算公式,对指导实际工作有一定的意义。

关键词：群锚同心锚锚固区劈裂力

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摩擦阻力对液压劈裂机劈裂力的影响

锻压机械 1999年第4期34卷 44-45页

作者：周益民山东省科学院自动化所

液压劈裂机是利用普通物理尖劈原理和液压传动原理，将轴向液压推力变为横向劈裂力的一种装置。近几年来，国内一些厂家在测绘进口样机的基础上，陆续进行了仿制。我所自行研制了实际劈裂力为１０００ｋＮ的ＹＬ—１００型液压劈裂机，... 详细信息

液压劈裂机是利用普通物理尖劈原理和液压传动原理，将轴向液压推力变为横向劈裂力的一种装置。近几年来，国内一些厂家在测绘进口样机的基础上，陆续进行了仿制。我所自行研制了实际劈裂力为１０００ｋＮ的ＹＬ—１００型液压劈裂机，并在相应的设备上进行了劈裂力试验。对比国内外厂家的产品宣传资料可以发现，液压劈裂机的理论劈裂力和实际劈裂力相差较大。如德国达达公司的Ｃ１型液压劈裂机，该机与Ｄ１液压动力站配套，理论计算表明，该机的理论劈裂力为１７００ｋＮ，但其产品样本提供的数据为８５０ｋＮ，即劈裂机的效率仅为５０％。１　液压劈裂机的劈裂原理如何将轴向液压推力变为横向劈裂力并使被劈裂岩石按人们预定的要求劈开？如图１ａ所示，与液压劈裂机活塞相联的尖劈并不直接劈裂岩石，而是在尖劈两侧还有一对楔形片，即两楔片夹着尖劈组成一个４０ｍｍ的圆柱体——分裂器。在预定的岩石分裂线上事先钻若干４０ｍｍ的孔，然后将分裂器分别插入这些孔内，当液压劈裂机通入高压油后即可在上述孔内同时产生劈裂力，致使岩石按预定的位置和方向裂开。图１（ａ）尖劈分裂器示意图　（ｂ）尖劈及楔片受力图１尖劈　２楔形片　３岩石体２　尖劈斜面处摩擦系数及劈裂力的理论计算如图１...

关键词：劈裂力摩擦阻力液压劈裂机

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外力作用下竹材不同尺度的断裂行为及机制

林业科学 2023年第11期59卷 118-123页

作者：郝秀李澍农杨春梅于文吉余养伦东北林业大学机械工程学院哈尔滨150040 北京航空航天大学宁波创新研究院宁波315800 中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

【目的】聚焦于探究在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下,竹材在宏观、组织和细胞等不同尺度的断裂行为,剖析外力作用下竹材断裂机制,为竹材新技术、新工艺、新产品开发提供理论依据。【方法】以毛竹为研究对象,对其施加顺纹劈裂和径向横... 详细信息

【目的】聚焦于探究在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下,竹材在宏观、组织和细胞等不同尺度的断裂行为,剖析外力作用下竹材断裂机制,为竹材新技术、新工艺、新产品开发提供理论依据。【方法】以毛竹为研究对象,对其施加顺纹劈裂和径向横纹压缩作用,利用场发射扫描电镜(FESEM)观察维管束和薄壁组织及导管、纤维和薄壁细胞的断裂形貌和裂纹扩展路径,结合纳米压痕仪测量纤维和薄壁细胞2类细胞壁的微观力学强度,探索竹材在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下不同尺度的断裂破坏特性。【结果】竹材在顺纹劈裂力作用下,宏观上呈顺纹劈裂破坏,断裂形貌近乎为直线状;在组织层面,维管束中纤维鞘和薄壁组织中沿顺纹劈裂,维管束中导管的细胞壁呈撕裂破坏;在细胞层面,纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏,有少数薄壁短细胞的细胞壁被撕裂。竹材在径向横纹压缩力作用下,宏观上呈压溃破坏,在顺纹方向形成系列不规则裂纹;在组织层面,维管束受到明显破坏,纤维鞘中形成不规则裂纹,导管的细胞壁被压溃,薄壁组织呈阶梯状分层破坏;在细胞层面,与顺纹劈裂力的破坏模式相似,纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏,不同的是裂纹在部分薄壁短细胞交接处会发生转向,沿径向拓展,使断裂面呈阶梯状。竹材纳米压痕结果显示,纤维和薄壁细胞的胞间层硬度和模量均低于次生细胞壁。【结论】竹材在不同外力作用下,其宏观破坏行为不同,在顺纹劈裂力作用下呈顺纹劈裂破坏,在径向横纹压缩力作用下呈压溃破坏,但在细胞层面上无论纤维还是薄壁细胞均以胞间层撕裂破坏为主。裂纹在纤维和薄壁细胞的胞间层产生,并沿细胞之间界面的横向和纵向传播,使纤维细胞剥离,纤维鞘被分散成纤维束,薄壁细胞脱落,薄壁组织分层。结合纤维和薄壁细胞壁层的微观力学性能发现,由于胞间层的微观力学强度小于细胞壁层,顺纹劈裂和径向横纹压缩作用引起的胞间层断裂及裂纹在横向和纵向的传播,能实现纤维和薄壁细胞分离。

关键词：竹材断裂劈裂力压缩力微力学性能

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后张预应力桥梁中间锚固区的拉压杆模型方法

工程力学 2013年第B6期30卷 232-235页

作者：贺志启刘钊东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096

中间锚固区受到锚前扩散和锚后牵拉的双重作用,是桥梁结构中典型的应力扰动区。首先,通过弹性应力分析和主应力迹线分析,揭示了中间锚固区的受力特点,得到了锚固力经由锚前扩散和锚后牵拉的分配比例。进而,构建了能真实反映中间锚固区... 详细信息

中间锚固区受到锚前扩散和锚后牵拉的双重作用,是桥梁结构中典型的应力扰动区。首先,通过弹性应力分析和主应力迹线分析,揭示了中间锚固区的受力特点,得到了锚固力经由锚前扩散和锚后牵拉的分配比例。进而,构建了能真实反映中间锚固区力流传递的拉压杆模型,并依据最小应变能原理对模型的构形进行了优化。最后,利用拉压杆模型的静力平衡条件,得到了锚前劈裂力和锚后斜向牵拉力的解析计算公式,其计算精度通过与有限元积分结果对比得到了验证。

关键词：中间锚固区应力扰动区劈裂力牵拉力拉压杆模型

预应力混凝土T梁桥端部锚固区拉压杆模型及配筋设计

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东南大学学报（自然科学版） 2009年第S2期39卷 118-125页

作者：林波刘钊郑和晖王景全东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096

根据有限元应力分析结果,抽象出力流传递路径,提出了T梁端部锚固区拉压杆模型的构形方法.通过对劈裂应力的数值积分,计算合力作用点位置,并将其作为拉杆位置确定的依据.分析表明,由于T梁端部锚固力的合力对截面形心的偏心距不大,劈裂应... 详细信息

根据有限元应力分析结果,抽象出力流传递路径,提出了T梁端部锚固区拉压杆模型的构形方法.通过对劈裂应力的数值积分,计算合力作用点位置,并将其作为拉杆位置确定的依据.分析表明,由于T梁端部锚固力的合力对截面形心的偏心距不大,劈裂应力合力作用点至锚固端的距离与梁高的比值,基本不受锚下预加力大小、梁高以及翼板宽度变化的影响,大小稳定在0.67~0.69之内.最后,应用该构形方法,得到了跨度为20~50m的T梁端部锚固区拉压杆模型,将由拉压杆模型计算出的劈裂力大小与精细化有限元分析结果进行了比较,其比值分布在1.16~1.34范围之内,由此可见,由拉压杆模型给出的劈裂力计算值与有限元分析结果之间相差不大,且偏于安全.

关键词：拉压杆模型劈裂力端部锚固区配筋设计有限元分析

PC箱梁齿板锚固区拉压杆模型研究与锚下抗裂计算分析

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PC箱梁齿板锚固区拉压杆模型研究与锚下抗裂计算分析

作者：王仁鹏兰州交通大学

学位级别：硕士

随着交通事业的快速发展，PC箱梁已被更多的应用在诸多桥梁结构中，在桥梁运营或施工的过程中，施加了预应力的锚固区（D区）出现结构性裂缝已非常普遍，而且锚固区的受力和几何构造都比较复杂，国内目前对此没有较成熟的设计计算方法... 详细信息

随着交通事业的快速发展，PC箱梁已被更多的应用在诸多桥梁结构中，在桥梁运营或施工的过程中，施加了预应力的锚固区（D区）出现结构性裂缝已非常普遍，而且锚固区的受力和几何构造都比较复杂，国内目前对此没有较成熟的设计计算方法。本文以齿板锚固区为例在拉压杆模型的基础上做了进一步研究，并对后张锚固区的抗裂计算做了深入的分析，具体内容概括如下： 1．通过分析拉压杆模型的分析思路及各个元素的设计要点，概括了拉压杆模型的基本构形方法;通过对比分析不同规范的强度验算方法，提出了建议的有效抗压强度的计算方法;结合我国桥梁设计规范的部分规定，给出了基于我国桥梁设计规范的抗压强度设计建议。 2.以赞比亚西尔马大桥PC箱梁齿板设计为例，通过有限元建模分析，得到了齿板锚固区的主应力迹线，构建出齿板的拉压杆模型，在此基础上，计算出杆件的内力并进行配筋计算，说明按此方法对齿板进行配筋具有良好的实用性，可供工程设计参考。 3.对构建出的拉压杆模型进行了压杆、拉杆及节点的强度验算，并对拉压杆模型法的配筋量与近似估算法的配筋量进行对比，说明按照拉压杆模型法配筋是安全的。 4.针对后张锚固区锚下容易出现裂缝的问题，首先对比了欧洲规范和美国规范对锚下劈裂计算规定的差异性，然后对矩形截面的锚固端分垂直锚固和有倾角锚固两种情况进行讨论，根据有限元的分析结果模拟出主应力迹线，通过对主应力迹线的分析构建出这两种情况下的拉压杆模型，在此基础上，推导出了锚下劈裂力及其合力重心位置的计算式，并与欧洲规范、美国规范及有限元结果对比，验证了公式的可行性。

关键词： PC箱梁齿板后张锚固区拉压杆模型劈裂力

混凝土桥梁预应力锚固区的力流模型及抗裂设计方法研究

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混凝土桥梁预应力锚固区的力流模型及抗裂设计方法研究

作者：郑建超东南大学

学位级别：硕士

预应力锚固区为混凝土桥梁的典型D区(截面应变不符合平截面假定的区域),锚固力首先在锚具下方的混凝土产生强大的局部压力,其后通过一定长度逐渐扩散到全截面,应分别进行局部区的局部承压验算和总体区的抗拉设计。总体区的受拉效应包括... 详细信息

预应力锚固区为混凝土桥梁的典型D区(截面应变不符合平截面假定的区域),锚固力首先在锚具下方的混凝土产生强大的局部压力,其后通过一定长度逐渐扩散到全截面,应分别进行局部区的局部承压验算和总体区的抗拉设计。总体区的受拉效应包括劈裂力、剥裂力和边缘拉力,关于总体区设计,现有规范和研究还不够全面,两个及多个锚固力作用端部锚固区和多个中间锚固力作用锚固区的受拉效应分析还没完善解决。本文通过力流模型和有限元分析,完善了两个锚固力作用的端部锚固区、多个锚固力作用的端部锚固区和中间锚固区的受拉效应计算方法,据此建立了后张预应力锚固区抗裂设计方法,并通过试验模型进行验证。主要研究工作包括:(1)建立了作用两个锚固力的端部锚固区力流线数学模型,进行了多种情形下的剥裂力、劈裂力和边缘拉力分析,较完善地给出了作用两个锚固力的锚固区各种受拉效应简化计算方法,可用于抗裂配筋设计。(2)进行了等间距等值锚固力作用的端部多锚锚固区剥裂力和劈裂力分析,对美国AASHTO桥梁设计规范和PTI手册所给公式进行了修正和补充,结合箱梁横向预应力足尺模型试验和实体模型有限元分析,验证了修正公式的适用性。(3)针对作用多个中间锚固力的锚固区横向应力相互叠加问题,首先推导了单个中间锚固力作用锚固区横向应力分布理论公式,进而给出应力叠加分析方法,并将其运用到先简支后连续小箱梁墩顶负弯矩处,其顶板预应力锚固区为典型多个中间锚固力作用锚固区。(4)基于力流模型或有限元分析所得锚固区受拉效应计算公式,建立了后张预应力锚固区抗裂设计方法,并通过模型试验进行验证。

关键词：后张预应力锚固区力流模型抗裂设计劈裂力剥裂力

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基于拉压杆模型的预应力梁桥锚固D区研究

基于拉压杆模型的预应力梁桥锚固D区研究

作者：郭骥超武汉工程大学

学位级别：硕士

预应力混凝土梁桥锚固D区的应力状态十分复杂,D区内过大的劈裂力可能引起沿钢绞线方向的混凝土劈裂,严重削弱锚固性能与耐久性。当前国内外规范中的劈裂力计算公式主要适用于矩形梁,对于截面形式复杂且受多个锚固集中力作用的箱形梁而言... 详细信息

预应力混凝土梁桥锚固D区的应力状态十分复杂,D区内过大的劈裂力可能引起沿钢绞线方向的混凝土劈裂,严重削弱锚固性能与耐久性。当前国内外规范中的劈裂力计算公式主要适用于矩形梁,对于截面形式复杂且受多个锚固集中力作用的箱形梁而言,其锚固D区内的传力机制与裂缝演变尚不尽明确,且缺乏可靠适用的方法来计算劈裂力。本文基于有限元模拟、试验分析与理论计算,研究了锚固D区的应力分布特征、传力机制与裂缝演变规律、提出了基于“两刚片规则”静定拉压杆模型,以高速铁路40m箱梁为例计算了锚固D区的劈裂力。主要研究工作与成果如下:(1)应用ABAQUS建立矩形梁、T形梁及箱形梁的有限元模型。研究不同截面形式预应力梁桥锚固D区的应力分布特征,分析锚垫板尺寸、偏心距以及力筋倾角等对锚固D区劈裂力的影响。劈裂力随锚垫板尺寸、偏心距的增加而减小,随力筋倾角的增大而增大,横隔板可有效改善锚固区拉力效应。(2)通过9个试件的锚固D区传力性能试验,揭示锚固D区的力流扩散机制及裂缝演变规律。对比普通混凝土与超高性能混凝土(UHPC)试件的开裂荷载与开裂模式,UHPC锚固区的抗裂性能远优于普通混凝土。(3)根据锚固D区的力流传递机制,提出了一种基于结构力学“两刚片规则”的静定拉压杆模型的构建方法,并以高速铁路40m箱梁为例计算了锚固D区的劈裂力。较之AASHTO规范公式、线弹性应力法及有限元模型,该方法构形明确、流程清晰,计算可靠,可为锚固D区的劈裂力计算提供理论依据。

关键词： D区劈裂力有限元分析传力性能试验静定拉压杆模型