土木工程的发展

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土木工程的发展/2017年/文章

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体积 2017年 |文章的ID 3619545 | https://doi.org/10.1155/2017/3619545

阿巴斯AbdulMajeed阿拉维, 行为强化复合预应力混凝土梁在静态和重复加载”,土木工程的发展, 卷。2017年, 文章的ID3619545, 13 页面, 2017年 https://doi.org/10.1155/2017/3619545

行为强化复合预应力混凝土梁在静态和重复加载

学术编辑器:Ghassan Chehab
收到了 2017年6月23日
修改后的 2017年10月05
接受 2017年11月01
发表 2017年12月27日

文摘

使用外部加强钢筋混凝土梁后张技术在世界范围内已被许多研究人员研究相当。但是,没有可用的数据被认为关于全面加强复合预应力混凝土梁与外部posttensioned静态和重复荷载作用下的技术。在这个研究中,四个全面综合16米跨度的预应力我塑造梁制造和测试在静态和重复加载失败。因此,两个大梁外部加强posttensioned链,而其他两个大梁没有加强。实验测试包括偏转、开裂荷载、极限强度和紧张中跨,加载阶段。测试结果与设计表达式中提到AASHTO LRFD规范和ACI 318 - 2014代码。同时,进行了非线性分析使用有限元方法(FEM)。提出了分析模型结果与测试结果比较验证了模型。一般主题抽象实验测试和数值分析表明,加强与外部的性能和程序预应力大梁被发现有效的增加负荷能力的加强梁。

1。介绍

修复和加强的恶化,破坏和不合格的基础设施已经成为全球结构工程师面临的重要挑战之一。有重要的和不断增长的需求加强现有的钢筋混凝土结构。尽管使用无粘结筋为最主要的预应力技术在设计和康复易于建设一直青睐的原因,成本效益,和维护,整体结构行为与外部无粘结预应力钢筋弯曲载荷作用下尚未清楚,少在这方面的工作已经完成(1]。

无粘结梁弯曲破坏肌腱研究乃缦,Alkhairi2]。他们提出了一个简化的方法极限强度极限状态分析弹性断裂应变降低系数的概念扩展到包括极限状态。因此,作者提出以下表达式,根据债券的换算系数,为最终肌腱压力fps: 在这f体育fpy分别是钢的有效和屈服应力肌腱,Ω吗u键换算系数等于多少k/ (l/dp),k3.0 = 1.5一点加载和第三点和均匀加载,l跨度,dp是极端的深度压缩预应力钢纤维的重心,Ep是钢铁肌腱,杨氏模量ε是混凝土的极限压应变等于0.003,c是中性轴的深度,l1加载跨度的长度或加载之和相同跨度的影响未粘合的预应力钢筋,然后呢l2的总长度之间的粘结肌腱锚地结束。

与无粘结预应力混凝土梁肌腱(内部或外部),肌腱的应力增量取决于几何和材料变形的成员。所以它不能确定从个人部分的分析。AASHTO LRFD [3(5.7.3.1.2)](规定)州以下在无粘结筋应力的表达式fps基于帕奈尔的deformation-based模型: 在哪里le=l/ (1 +N/ 2),l之间的长度是肌腱锚地或完全保税偏量和N是支持铰链的数量需要形成一个失效机理腱穿过,dp是极端的距离压缩预应力钢纤维的质心,然后呢c是中性轴的深度。

ACI 318 - 2014代码(4条款(20.3.2.4.1)介绍下面的关系来计算fps: 在哪里ρp=一个p/双相障碍p,因为跨度/深度比等于或小于35岁λ等于100fps不得大于较小的fpy和(f体育+ 420),跨度/深度比超过35岁λ作为300年吗fps不得大于较小的fpy和(f体育+ 210)。

它可以指出,外部预应力被认为是一个有用的技术来加强或结构改造服务。这个系统已经在最近的建筑市场占有很大的份额。同时,外部预应力系统安装简单和容易检查和维护与内部肌腱系统相比,它的设计和施工提出了新的桥梁节段(5]。

进行了一个实验调查研究连续预应力混凝土梁的弯曲行为使用外部肌腱Harajli et al。(6]。他们检查实验的行为连续外部预应力成员和开发了一个分析方法来预测最终弯曲响应,考虑二阶效应的影响和旋转能力塑料地区和其他重要参数,没有考虑在ACI 318建筑规范。谭和Tjandra7)测试四双跨度连续外部预应力t形梁。结果表明,加强梁可能在剪切失败,特别是在高剪切区域附近的内部支持,由于有限的剪切能力增强。

Ng和棕褐色8)进行了一项实验工作调查9与丁字断面钢筋混凝土梁的弯曲行为由两个外部加强肌腱在静态两点加载。两组标本进行测试的主要参数是深度的跨度比和偏量的数量。值得提及的是,在外部压力增加肌腱随着偏量数量的增加,特别是在开裂荷载,加载的增加变得更大进步的产量和最终阶段。

Sivaleepunth et al。9)进行了实验调查的三个原型与外部肌腱通过改变预应力混凝土梁的几何装载。所有梁丁字断面,简支总长度为3300毫米。两个挂7-wire预应力肌腱,公称直径为15.24毫米,被用于每个标本外部肌腱与有效预应力f体育约为0.55f聚氨酯和有效的深度中跨的200毫米。负载的几何图形,这是本研究的主要参数,在中跨一点加载,两点加载纯时刻带的长度为500毫米,两点加载纯时刻带的长度为1000毫米。因此,对比已经完成的测试结果在肌腱在最终阶段应力方程的结果建议ACI 318 - 99和AASHTO LRFD(2004)设计规范(5]。

李等人。10)研究的剪切强化连续使用外部预应力钢筋混凝土梁v字形轮廓。三个400×600毫米矩形截面梁和9400毫米总长度每一个进行了测试。一束被认为是unstrengthened控制光束,而其余梁加强18或22毫米钢筋。钢筋的预应力高达35%的名义屈服应力。这些连续梁的抗剪承载力计算根据ACI 318 - 11的规定代码和AASHTO LRFD规范预应力大梁。他们建议两个代码规定把好预测外部预应力梁的抗剪强度。

Elrifai et al。11]研究了钢筋混凝土梁的疲劳性能加强与外部posttensioned肌腱(碳纤维增强塑料)。在他们的工作,五unstrengthened和十三加固RC梁不同加固方案进行了测试在不同疲劳载荷范围失败。加强与碳纤维增强塑料筋梁的行为显示良好的疲劳性能对unstrengthened梁。加强连续无粘结posttensioned混凝土梁的弯曲行为与两端固定Ghasemi了碳纤维增强塑料层压制品等。12采用两种不同配置的端锚的方法。五束两跨粘结posttensioned 6000毫米总长度的实验测试,四光束在加强与碳纤维增强塑料层压制品不同的宽度。认为,连续梁、抗弯能力的增加更明显在正常使用阶段的最终阶段。此外,陈与非盟(13]研究了连续的行为与外部无粘结预应力混凝土梁肌腱对moment-curvature曲线和再分配。建议设计方程来计算这种情况下的曲率延性指数。

El-Zohairy和萨利姆14)进行了参数研究posttensioned复合梁与外部肌腱。一个有限元模型来模拟复合梁加强与外部posttensioned肌腱、验证和分析结果与现有的测试数据。加强参数包括织物或直肌腱,肌腱长度、偏心率和剪力连接细节。分析结果表明,梯形剖面提供了良好的行为而不是直接配置文件相同的强化复合梁偏心,但延性较低。也有人指出外部后张加强计划的更好的性能可以获得当剪力连接程度大于80%。本文的目的是检查实验和数值的好处使用外部预应力加强复合预应力混凝土大梁来评估其影响服务负载行为和单调静态和重复载荷下的负荷能力。

2。实验程序

2.1。试验梁和制造细节

为了评估性能和承载能力的复合预应力混凝土大梁静态和重复荷载作用下,四个全面部分预应力混凝土复合梁设计,制造,测试和失败,他们分为两组。第一组包括unstrengthened梁G1和加强梁P1静载荷条件下进行测试,而第二组包括unstrengthened梁G2和加强梁P2交变载荷下检测方案。这些一系列的梁用于公路桥梁在伊拉克为中等跨度的15900毫米工字形的预制预应力混凝土梁假定作为复合甲板演员现浇混凝土梁板的宽度900毫米和150毫米的深度。甲板板的尺寸选择根据制造商(Hamorabi公司合同/省住房和城乡建设厅/伊拉克)手册预应力大梁拥有相同的跨度。这些大梁设计满足伊拉克和AASHTO规格预应力混凝土桥梁。的横截面、维度和强化复合梁的详细图1和表1


集团 梁设计 计划 加载类型 混凝土工字形的大梁的属性 甲板板的具体属性
(fcMPa) (fctMPa) (EcMPa) (fcMPa) (fctMPa) (EcMPa)

G1 Unstrengthened 静态 38.4 4.25 29725年 37.8 4.19 29438年
G2 Unstrengthened 重复
二世 P1 加强 静态
P2 加强 重复

:混凝土复合强度,fct:混凝土劈裂强度,Ec:混凝土的弹性模量。

每个工字形的梁是由十一个预张公称直径12.7毫米的低松弛链年级1860 MPa(表2)。四股脱层最后跨越,以避免额外的拉伸应力在结束的转移阶段预应力(图1),其中两个边界点为1500毫米和3000毫米的其他两个。同时,混凝土梁加固四个纵向nonprestressed钢筋名义直径10毫米在压缩和紧张区屈服强度540 MPa。为了避免剪切破坏,横向使用10毫米直径的钢筋间距为100 mm c / c最后季度和200毫米的中间。因此,这些酒吧延长在极端最高工字形的梁的混凝土纤维100毫米达到抗剪连接件的作用与具体的甲板。值得提及的是,梁都是捏造的,同时预应力束后预张设计预应力水平。预应力发布10个小时使用火焰切割混凝土浇灌后,混凝土的抗压强度达到约80%的预期在28天强度通过使用加速蒸汽养护方法。


公称直径,毫米 年级,MPa 名义,毫米2 断裂强度、kN 弹性模量,MPa εy εu

12.7 1860年 98.7 183.7 190000年 0.01 0.03
15.24 1860年 140年 260.7 190000年 0.01 0.054

甲板板后14天铸工字形的大梁。在此期间,梁拱进展监控每天预应力和自重作用下的时刻。中跨的记录平均值,所有工字形的梁铸造的甲板板之前,是27毫米。工字形的大梁是unshored甲板板的铸造过程。所以,加载它们影响预应力梁的自重,甲板板的重量。这是观察到,在完成铸造甲板板、残余曲率值22毫米。应该提到复合梁G1和P1在静态单调加载测试,当梁G2和P2 nonreverse重复载荷作用下进行了测试。外部后张加强技术选择的解决缺乏由于承载能力。复合梁G2和P2外部后张使用两个15.24毫米公称直径低松弛链年级1860 MPa(表2)[15),位于从两侧对称的25毫米的距离相对于梁的纵轴(图1)的额外的诱导应力在极端的复合纤维混凝土部分检查与规定的容许应力ACI 318 - 2014代码和AASHTO LRFD规范在初始阶段。jaw-and-barrel系统是用来控制钢铁股。两股从一端张拉同时使用相同的内存用于内部预应力张拉链。特别注意锻炼平衡链的预应力,以避免双轴弯曲的标本。根据AASHTO限制,目标有效预应力力在外部预应力束强度的60%。

相应的应力监测准确使用压力表的读数中使用的液压油缸预应力操作。在外部预应力复合梁向上偏转,累计曲线值38毫米。wedge-anchored预应力链都支持直接在一个特别设计的u形钢锚组件在梁的两端使用十八20毫米直径钢高强度螺栓。u形钢锚大会由槽钢部分C240毫米深度和600毫米长度,在结束时,由两个焊接钢轴承板宽150毫米×240毫米深度×24毫米厚用于倾斜股遵守他们的斜侧面,除了两个钢支架焊接槽钢背对背(数字23(一个))。

括号两边固定梁腹,和他们每个人包括一个16毫米厚钢板焊接one-tapered钢加劲肋形式相同的厚度。u型锚大会D1是位于中心的复合混凝土端截面来消除偏心预应力束的这些部分(数据3 (b)3 (c))。执行覆盖配置文件链,两个偏量D2钢在5300毫米从每个部分结束。每个偏量由50 mm直径的圆柱轴20毫米槽焊接宽200毫米×12毫米厚×500毫米长矩形钢板连接的底梁的部分使用了6 10毫米钢螺栓如图3 (d)。外链是75毫米以下的底梁。在完成外部预应力过程中,累计曲线值31毫米。

2.2。测试设置、仪表和过程

测试是使用闭环钻井平台进行整体高度×2200毫米总宽度2600毫米2000 kN装备的能力液压执行器与中风和负荷控制功能(图4)。液压执行器总行程长度600毫米,10 kN部门,0-15 kN /分钟加载速率。执行机构是固定在中跨闭环钻井平台梁的测试。两个弹性支承垫,长200毫米宽300毫米××64毫米厚,使用在梁的两端,实现了跨越15600毫米的样品进行测试。轴承垫提供所需的传输负载和允许角运动的梁和结束,因此,模拟实际支持情况下服务结构桥梁系统在码头或牙。提供纯弯矩区3600毫米长,梁都是测试失败在一个静态的第三点加载(图5)。

识别裂缝出现和传播,额边梁的准备和涂上白色水性乳液。链的菌株和混凝土在测试过程中使用电阻测量跨单轴应变仪,箔类型,它是连接到链和混凝土甲板板。此外,在中跨跨截面高度,demec点安装了测量在不同纤维混凝土应变水平使用机械千分表和0.002毫米单位部门。

在跨中挠度测量部分和部分位于3900毫米中心的支持弹性支承垫,在跨季度的标本,使用三个机械数字式传感器600毫米总线性位移的能力。两个机械千分表,与0.01毫米单位部门,是用来固定在支持垂直位移。无线显微镜放大200倍容量用于裂纹检测和确定裂缝宽度。每个测试结束时,裂缝传播标记,每个试样的裂纹故障模式和模式是经过细心挑选。复合梁G1和P1测试静态单调加载的加载速率下5 kN /分钟和10 kN载荷增量,分别到失败。梁G2和P2受到nonreversed重复加载制度根据梁的破坏载荷G1和P1,分别。

测试的重复加载测试序列大梁G2和P2开始通过增加应用负载,负载水平略高于大梁G1和P1的开裂荷载,分别。梁被卸载。然后,他们已经重新加载的速度又逐渐5 kN /分钟和10 kN载荷增量(75%)的最终的静态破坏载荷控制主梁G1和P1,分别研究这些大梁的行为当他们受到负载水平超出了疲劳载荷,然后负载逐渐释放到零5周期的装卸。在那之后,逐渐两梁加载失败。在所有样本,测试终止时挠度下大幅增加,大约,恒定负载。

2.3。测试结果为梁暴露于单调静态加载

典型的梁裂缝模式G1和P1数据中所示67。第一个可见裂缝一般出现在中跨的总负载水平270 kN, 333 kN,分别。第一个裂纹梁的外观P1延迟是由于外部预应力的影响。横向弯曲裂缝逐渐蔓延中跨地区的外部支持。裂缝的数量开始增加荷载增量;更广泛的裂缝是启动后第一个裂纹。主要裂缝梁P1是广泛传播的纯时刻区而不是控制梁G1。

随着负载的增加,可见裂缝观察数量和宽度的增加和扩展的垂直向部分压缩区。数据89专注于纯粹的裂缝传播复合梁G1和P1区,分别。显示在图10,load-net对梁挠度响应表现出三个区域的行为在破裂之前,预裂,postcracking, postserviceability地区。预裂缝地区定义载荷挠度曲线是一条直线梁的弹性行为,和梁裂缝自由。这个区域的起始停在第一个弯曲裂缝,当达到混凝土应力断裂模量的值。postcracking地区大梁G1和P1沿跨度进行了不同程度的开裂。因此,裂缝是纯一刻区更广泛和深入,而只有窄,轻微裂缝附近开发的支持。因此,随着裂缝的大小的增加,梁刚度继续减少导致平缓载荷挠度曲线。

postserviceability地区大幅损失刚度由于广泛的开裂和相当大的裂缝的扩大跨度导致的载荷挠度曲线比预裂地区相当平坦。随着荷载继续增加,应变在链和nonprestressed钢铁、张力带的部分,继续增加。之后,偏转的速率迅速增加,在负载级别550 kN, 675 kN的大梁G1和P1,分别中听的破裂发生的内部股,压力表读数略有下降。梁G1和P1继续转移没有相当大的额外负荷,和裂缝继续开放。最后,二级压缩破坏发达,导致总破碎混凝土的甲板板压缩和弯曲钢筋在纯时刻带其次是失败的负载级别565 kN, 684 kN G1和P1,分别为(数字89)。

梁的最大应变在内部股G1为0.026。梁P1,最大应变值记录在内部预应力股介于0.009和0.01之间,而对于外链,应变值介于0.031和0.032之间。图11显示了应变的增加在预应力束与应用负载。开裂前,内部的应变肌腱unstrengthened梁G1和加强梁P1的外部链与负载增加略有增加。开裂后,应变水平大大增加而增加负载在最终阶段。显然,这些大梁展出semiductile弯曲故障由于存在纵向nonprestressed强化整体的部分。因此,最大挠度值是186毫米和164毫米大梁G1和P1,分别在2毫米之间的最大裂缝宽度不一和3毫米。梁P1,指出混凝土保护层左偏量由于推力分散在破坏载荷力未粘合的预应力钢筋。卸载后的残余净偏转是92毫米和78毫米大梁G1和P1,分别。

2.4。测试结果的比较单调静力加载梁暴露

梁开裂时刻G1和P1计算根据AASHTO LRFD [3)和ACI 318 - 14的规定。表3显示测量裂纹的时刻的值和相应的计算值。两个AASHTO LRFD [3)和ACI 318 - 14显示保守的价值观cr大梁。


cr,kN·m实验 cr根据AASHTO kN·米LRFD ACI (cr,卡尔。/cr实验。),%

G1 1085年 998年 91.98
P1 1275年 1194年 93.65

cr计算使用断裂模量(fr)在测试日期和包括根据恒载效应cr=年代c(fr+fcpe),年代c复合剖面模数和吗fcpe混凝土的抗压应力是由于有效预应力。

实验和理论为跨中截面moment-curvature图中所示的数据1213分别对梁G1和P1。曲率计算的值使用应变兼容性分析基于有效应力值都在游离的肌腱AASHTO LRFD(条款(5.7.3.1.2))3)和ACI 318:2014(条款(20.3.2.4.1))。表4提出了一种比较这些结果。应该提到的计算值根据这些代码是接近实验结果。


实验值 理论价值
y,实验。 ,牛顿·米 u,实验。 ,牛顿·米 ACI 318 - 14的规定 AASHTO LRFD [3)规定 应变兼容性分析
y,卡尔。kN·米 u,卡尔。kN·米 y,卡尔。kN·米 u,卡尔。kN·米 y,卡尔。kN·米 u,卡尔。kN·米
(y,卡尔。/y,实验。) (u,卡尔。/u,实验。) (y,卡尔。/y,实验。) (u,卡尔。/u,实验。) (y,卡尔。/y,实验。) (u,卡尔。/u,实验。)

G1 1696年 1969年 1691年 1859年 1691年 1859年 1663年 1941年
99.7% 94.4% 99.7% 94.7% 98.0% 98.6%
P1 2134年 2326年 2112年 2245年 2154年 2293年 2102年 2313年
99.0% 96.5% 101.0% 98.6% 98.5% 99.4%

yu计算考虑恒载的时刻的价值。

的屈服值和最终时刻得到根据应变兼容性分析采用测量应变值为0.01时内部预张肌腱,和测量应变外部粘结posttensioned链是0.0032根据测试结果。

代码的规定和终极时刻都为梁G1一致。梁P1,清楚地看到,ACI 318 - 14(条款(20.3.2.4.1))给较小的值的最终时刻96.5%最终时刻,而AASHTO LRFD [3](规定(5.7.3.1.2))被认为是接近实验结果和兼容性的应变分析方法基于无粘结筋的应变测量。因此,可以得出结论,AASHTO LRFD [3)规定梁的情况下可以采用内部预张和外部与无粘结筋加强。添加外部posttensioned股梁P1的效果是总结表5。时刻之间的关系、变形量和由此产生的曲率,通过加载,需要评估构件延性。


测试结果 梁G1 梁P1 (P1 / G1), %

初始曲面,毫米 22 31日 140.9
Pcr,kN 361.6 425年 117.5
crkN·米 1085年 1275年 117.5
Δcr,毫米 32 42 131.3
Py,kN 565.3 711.3 125.8
ykN·米 1696年 2134年 125.8
Δy,毫米 96年 92年 95.6
曲率ɸy1 /毫米×10−5 7.92 7.36 95.8
Pu,kN 656.3 775.3 118.1
ukN·米 1969年 2326年 118.1
Δu,毫米 186年 165年 88.7
残余挠度,毫米 92年 78年 84.8
曲率ɸu1 /毫米×10−5 22.13 15.85 71.6
延性指数,Δuy 1.94 1.79 92.4
Δ服务负载水平(70%极限荷载),毫米# 36 32 88.9

总绝对测量下行净偏转,#净偏转后减去外倾值。

在装货前,梁的曲率负号由于顶梁拱变形后的过程。延性指数(挠度极限载荷(Δ的比率u)在屈服载荷(Δ偏转y))计算显示的效果加强对携带非弹性变形的能力。测试结果称,减少梁的延性指数观察P1。另一方面,加强梁的最大挠度值P1在收益率降至95.6%和88.7%在终极。在服务负载水平(约为极限荷载的70%),梁的挠度是36毫米G1为梁P1和32毫米,这提高了服务能力的限制。还有增强开裂,产生的时刻,和最终的117.5%,125.8%,和118.1%,分别。目前能力的增长是由于轴向力施加的外部粘结肌腱。它可以显示延性指标比率下降了92.4%的价值在使用外部粘结肌腱加强技术。

2.5。测试结果为梁暴露于重复静态加载

典型的梁裂缝模式G2和P2数据中所示1415。第一个可见裂缝一般出现在中跨274 kN, 327 kN的负载级别,分别,这被认为是类似于那些获得梁G1和P1。试验梁的重复加载测试序列开始通过增加应用负载,负载水平略高于梁的开裂荷载G1和P1(即。280 kN - 340 kN,职责),视为这些值P最小值。梁被卸载导致主梁的梁拱减少3毫米由于残余变形量。然后,大梁第一次加载的速度又逐渐5 kN /分钟和10 kN载荷增量P马克斯然后进行五个静态应用负载之间的周期P最小值P马克斯。而水平P马克斯提前在重复载荷被选中(约占总数的75%最终的静态破坏载荷控制主梁G1和P1,即。425 kN - 513 kN,职责)。这是研究这些大梁的行为当他们受到负载水平超出了疲劳载荷,然后负载逐渐释放到零5周期的装卸。在那之后,逐渐两梁加载失败。加载应用第一个周期时,更多的裂缝出现在梁的下翼缘G2和P2当负载水平达到425 kN, 513 kN,分别。

在第二次的循环加载,指出裂缝重新开放和传播。梁的最大裂缝宽度测量是0.06毫米,所有裂缝出现在中间三分之一的跨度。在第三和第四周期,裂缝开始前两个周期开始增加宽度的变化从0.1毫米到0.14毫米。裂缝间距大约保持稳定但裂缝进一步扩展向甲板板。在第五周期,最大裂缝宽度变化从0.4毫米到0.6毫米,平均裂缝间距为110 mm在法兰底部,和裂缝的最大深度为680毫米。应该注意的是,第五载荷循环结束时,裂缝占领整个和谐的跨带0.9米从每个支持。此外,正如所料,在重复加载,残余挠度增加。完成后重复加载过程中,梁都加载失败。与加载增量裂缝的数量增加,更大的裂缝发展。之后,偏转的速率迅速增加,在负载级别455 kN, 610 kN的大梁G2和P2,分别指出内部链是听得见的破裂,压力表的读数略有下降。 Girders G2 and P2 continued to deflect without considerable additional loading, and cracks continued to open.

最后,二级压缩破坏发达,连续下降的混凝土块导致总破碎混凝土的甲板板压缩和弯曲钢筋在纯时刻区之后,失败的负载级别520 kN, 618 kN G2和P2,分别为(数字1617)。甲板板的混凝土压碎区长度1.1米至1.3米长,中跨和纵向钢筋弯曲由于失去约束的混凝土保护层。卸载后的残余净偏转是88毫米和76毫米大梁G2和P2,分别。很明显,裂纹模式和模式标本的失败暴露在重复载荷相似的梁在静载荷测试。

2.6。梁暴露于重复的测试结果比较静态加载

标本测试重复载荷作用下的载荷挠度响应数据所示1819。注意到简的行为是大约相同的大梁。应该注意到,在同一加载水平;随着周期的数量增加,挠度的成员相应增加。卸载后的残余净偏转是119毫米和91毫米大梁G2和P2,分别。在产量和极限载荷挠度值与参考梁如表中所示6。额外的测量应变外部无粘结梁P2 posttensioned链是0.0026。这应变值减少由于肌腱偏心率的变化,也就是说,二阶效应导致的减少最终时刻的能力。测试的结果大梁G2和P2重复载荷作用下包括收益率,最终时刻,最大偏差见表7,这清楚地表明,增加产量和最终时刻加强梁在重复加载与相应参考梁G1和P1 128.4%和116%,分别。同时,建议加强导致改善服务能力限制最大和重复荷载作用下残余挠度。


测试结果 梁G2 G2 / G1, % 梁P2 P2 / P1, % P2 / G2, %

crkN·米 1096年 101年 1255年 98.4 114.5
Δcr,毫米 32 One hundred. 44 104.8 137.5
ykN·米 1639年 96.6 2104年 98.6 128.4
Δy,毫米 113年 117.7 136年 147.8 120.4
ukN·米 1834年 93.1 2128年 91.5 116.0
Δu,毫米 163年 87.6 153年 92.7 93.9
残余挠度,毫米 119年 129.3 91年 116.7 76.6
延性指数,Δuy 1.44 74.2 1.13 63.1 78.5
Δ服务负载水平(70%极限荷载),毫米# 65年 180年 61年 191年 93.8

总绝对测量下行净偏转,#净偏转后减去外倾值。

价值 crkN·米 Δcr,毫米 ykN·米 Δy,毫米 ukN·米 Δu,毫米

G1 有限元法 1138年 30. 1830年 89年 2096年 209年
经验值。 1085年 32 1696年 96年 1969年 186年
(FEM / Exp。) 104.9% 93.8% 107.9% 92.7% 106.5% 112.4%
G2 有限元法 1216年 31.4 1708年 115年 1918年 175年
经验值。 1096年 32 1639年 113年 1834年 163年
(FEM / Exp。) 111% 98.1% 104.2% 101.8% 104.6% 107.4%
P1 有限元法 1348年 40 2264年 89年 2417年 179年
经验值。 1275年 42 2134年 92年 2326年 165年
(FEM / Exp。) 105.7% 95.3% 106.1% 96.7% 103.9% 108.5%
P2 有限元法 1297年 43.5 2137年 125年 2188年 163年
经验值。 1255年 44 2104年 129年 2128年 153年
(FEM / Exp。) 103.3% 98.9% 101.6% 96.9% 102.8% 106.7%

总绝对测量向下偏转。

3所示。有限元模型(FEM)

3.1。材料特性和建模

三维非线性有限元分析被用来进行数值调查全面综合的一般行为与外部后张预应力混凝土梁加固技术在静态和重复加载失败。ANSYS Program-Release 14.5 [16软件是用于这项工作。建模、混凝土三维8-node固体元素(固体65)已经被使用。元素有八个角节点,每个节点有三个程度的位移x,y,z。混凝土的开裂是建模为“smeared-cracking模型。“裂纹是由无限个平行裂缝在有限元的一部分。元素能够破解(在三个正交方向),粉碎和塑性变形。模拟钢筋与钢筋混凝土构件的有限元分析是具体的建模应用程序要简单得多。钢棒长,相对纤细,因此,他们只能假定传输轴力。因此,嵌入式加固模型与一个elastic-linear加工硬化模型被用来模拟钢筋的单轴应力-应变行为。钢筋和预应力链是由使用“酒吧元素”(离散表示),在每个节点一个自由度。轴向正应力假定是统一整个元素长度。完美的钢筋与混凝土和混凝土和嵌入式肌腱之间假定发生(17]。元素固体45是用来模拟钢板,加强剂和偏量。该元素包含八个节点为每个节点有三个自由度,翻译在节点x,y,z的方向。

分析了四个预应力混凝土复合梁预测最终的挠曲响应。梁在加载的方式喜欢和两点加载实验标本。由于对称性,每个梁的一半用于分析和所需的位移边界条件需要应用支持和对称线。有限元网格和加载装置如图20.。没有外部点荷载应用于负载的第一步,最初由于预应力梁,应用预应变和初始压力为预应力股实常数测定有效预应力(f体育)和弹性模量(Eps)。在每个梁拱观察。在下一步中,集中负荷应用梁的顶部。均匀荷载增量已经使用了应用外部负载。的是在充分利用牛顿迭代法进行非线性分析。使用收敛公差为5%。不同的剪力传递参数的值被用于每个梁获得可接受的结果。几何非线性分析的二阶效应也将包括外部粘结肌腱由于大挠度阶段接近破坏载荷。

3.2。对比实验和有限元分析的结果

负载和网络复合预应力混凝土梁的跨中挠度曲线从有限元分析获得与相应的实验数据如图21- - - - - -23和表7所有的大梁。一般来说,它可以指出,有限元分析与实验结果同意在整个范围的行为。分析结果介于2.8%和6.5%之间的最终时刻能力和最大变形量的6.7%和12.4%之间。这些值的差异可以被认为是可接受的范围内。

4所示。结论

四15.9米长度复合预应力混凝土大梁都静态和nonreverse重复载荷作用下进行了测试。两个大梁unstrengthened和测试控制梁、和其他两个梁加强与外部预应力技术。根据试验结果和有限元分析,可以得出以下结论:(我)加强与外部预应力技术表现出一个合理的负荷能力增加。试验梁的开裂,产量,和最终的时刻达到117.5%,125.8%,和118.1%,分别。(2)预应力混凝土梁加强posttensioned粘结肌腱导致降低延性指数和改善服务能力限制关于挠度控制服务负载级别。(3)的AASHTO LRFD规定预测最终的肌腱压力fps可以采用自负的情况下无粘结预应力大梁外部加强肌腱。(iv)加强与外部posttensioned肌腱导致增加产量和最终时刻重复载荷作用下与参考梁128.4%,相比116年的研究情况,分别。同时,改善服务能力限制最大和残余挠度。(v)预测的数值结果通过使用ANSYS有限元软件是在良好的协议与实验结果对于极限载荷,载荷挠度响应和裂缝模式静态和重复加载。分析结果在介于2.8%和6.5%之间的差异最终时刻和最大变形量的6.7%和12.4%之间。这些范围内被认为是可接受的协议与实验结果相比。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这个项目支持Hamorabi公司合同(HCC),住房和城乡建设厅、伊拉克、测试和实现这项工作需要提供原材料。作者欣然承认收到HCC的支持。

引用

  1. a·f·纳西尔和w . Zonglin加强佳木斯市使用外部后张预应力公路桥梁的技术在中国,“ARPN工程和应用科学杂志》上,5卷,不。11日,60 - 69、2010页。视图:谷歌学术搜索
  2. a . e .乃缦和f . m . Alkhairi“压力在无粘结后张肌腱:终极2-proposed一部分方法,”ACI结构杂志,卷88,不。6,683 - 692年,1991页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  3. AASHTO LRFD,AASHTO LRFD桥梁设计规范,与2015年美国常用单位和临时修改美国州国家公路运输官员协会,华盛顿特区,美国第七版版,2016年。
  4. 结构混凝土建筑规范要求,(ACI 318 - 14)和评论(ACI 318 r-14)美国混凝土协会希尔斯,MI,美国,2014年。
  5. m . Harajli n . Khairallah和h·约瑟夫,“外部预应力成员评价二阶效应,”结构工程杂志,卷125,不。10日,1151 - 1161年,1999页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  6. m·h·Harajli m . e . Mabsout和j·a . Al-Haji“响应外部后张连续的成员,”ACI结构杂志,卷99,不。5,671 - 680年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  7. k . Tan和r . a . Tjandra剪切缺陷在钢筋混凝土连续梁加强与外部肌腱,”ACI结构杂志,卷100,不。5,565 - 572年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  8. c·k·Ng和k h . Tan“外部预应力梁的弯曲行为。第二部分:试验研究”,工程结构期刊,28卷,不。4、622 - 633年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  9. c . Sivaleepunth j .羽、美国Tamura和y石漠,“外部预应力混凝土梁的弯曲行为通过考虑加载应用程序时,“技术论文,27卷,不。2、553 - 558年,2005页。视图:谷歌学术搜索
  10. h, s·h·李·d·李,k . j . Shin和t·h·k·康“剪切强度的连续使用外部预应力钢筋混凝土梁,“PCI杂志卷,59号4、77 - 92年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  11. a . Elrifai j .西方,k . Soudki”与外部后张的碳纤维布加固钢筋混凝土梁疲劳肌腱,”建筑和建筑材料,29卷,第256 - 246页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  12. s . Ghasemi a . a . Maghsoudi h·a·Bengar和h r . Ronagh”弯曲加强与两端固定的连续无粘结后张混凝土梁碳纤维增强塑料复合材料,”结构工程与力学,53卷,不。6,1083 - 1104年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  13. k·h·e·陈和f·t·k .盟”的行为连续预应力混凝土梁与外部肌腱,”结构工程与力学,55卷,不。6,1099 - 1120年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  14. a . El-Zohairy和h·萨利姆参数研究与外部肌腱复合梁后张,“结构工程的发展,20卷,不。10日,1433 - 1450年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  15. ASTM,标准规范对低松弛,Seven-Wire钢绞线预应力混凝土,ASTM A416 / A416M-17,美国社会检测和材料,,西肯肖霍肯的PA,美国A01.05卷,2017年。
  16. 有限元分析软件,ANSYS元素手册,14.5版本Swanson分析系统、Canonsburg PA,美国,2013年。
  17. 美国金,黄y, p . Chakrabarti, t·h·k·康”建模与无粘结后张单向和双向板的肌腱,”电脑和混凝土,13卷,不。5,547 - 561年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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