基于ANSYS平台的混凝土收缩徐变分析

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1、工程试验与研究广东建材2014年第3期基于ANSYS平台的混凝土收缩徐变分析黄毅东(广东省公路勘察规划设计院股份有限公司)【摘要】ANSYS作为一款功能强大的通用有限元程序，具有诸多优点，但是用于桥梁分析时，由于没有现成的模块可用，它不能够像其它桥梁专用程序那样模拟预应力效应及其损失，更加不能模拟考虑龄期的混凝土收缩徐变效应。本文中，基于等效荷载法原理，采用ANSYS中的APDL进行编程，采用降温法对混凝土收缩进行模拟，同时采用等效荷载法在ANSYS中实现了徐变的模拟。【关键字】ANSYS；有限元；等效荷载法；收缩徐变

2、1概述混凝土收缩、徐变的机理比较复杂，目前也是还没有完全解决的课题。混凝土收缩、徐变的数学描述有多种模型，在确定这些模型的参数后，又有多种分析方法。本文中，基于等效荷载法原理，采用ANSYS中的APDL编写了程序，实现了在ANSYS这一平台上对混凝土徐变效应的分析计算。同时，采用降温法模拟混凝土的收缩效应，并编制了相应的程序。2结构收缩徐变效应的计算原理钢材等级：Q235B；加劲肋厚度：15mm；间距：1．5m；高度：马蹄0．4+腹板0．65。4结论本文采用有限元方法并结合现场实测数据模拟了船舶对边梁的撞击作用，对该加

3、固方案进行了内力分析：(1)模型腹板主拉应力方向，与实际裂缝开展方向基本垂直，裂缝开展范围与实际范围吻合，验证了分析模型的准确性与合理性，说明有限元方法能有效分析船舶对梁体的撞击作用。(2)挂梁腹板的最大主拉应力、腹板顶部弯矩和腹板最大弯矩随着加劲肋厚度的增大而减小。(3)挂梁腹板的最大主拉应力、腹板顶部弯矩和腹板最大弯矩随着加劲肋布置间距的增大而增大。(4)挂梁腹板的最大主拉应力、腹板顶部弯矩和腹板最大弯矩随着加劲肋高度的增大基本表现出减小的趋势。一36—2．1考虑徐变的砼应力应变关系增量表达式考虑图1所示的单元e的

4、应力一应变关系(其中T为绝对时间，Te为单元e形成的时间，t为相对时间)：而～k1～t—It46J舀d‘图1单元e的应力一时间关系(1)／kOj在ti一。处引起的徐变应变为：理论分析结果表明，在外侧T梁的腹板内侧增设钢板加劲肋，对T梁腹板提供横向支撑，能有效减小船舶横向撞击力引起的腹板弯矩和开裂应力。其加固效果随着加劲肋厚度和高度的增大而增强，随着加劲肋间距的增大而减弱，故在实际工程的实施中，应根据项目的安全性系数和经济性，合理选择加劲肋的厚度、高度和间距等参数。●【参考文献】[1]王自力，顾永平．船舶碰撞研究的现状和

5、趋势[J]．造船技术，2000，(4)：7-12．[2]赵振宇，伏耀华，金允龙，等．桥梁上部结构防船撞研究[J]．上海船舶运输科学研究所学报，2008，31(2)．[3]贺志勇，戴少平．某城市桥梁船撞事故分析与维修方案[J]．中外公路，2012，30(6)．[4]芮志平，刘韶山，高文伟，等．松江泖港大桥边梁撞损抢修方案[J]．城市道桥与防洪，2007，(5)：196—198．[5]何栋梁，范彬．船桥碰撞及防撞结构研究[J]．石河子大学学报，2005，23(6)．广东建材2014年第3期工程试验与研究}等掣中(ti∥t⋯

6、≈竽由卜·¨。一牟)式中Ⅵj一昙2争(tj_l+tj)。棚lJAtj=tj—tj-l较小，且由(t。叫t)变化较缓慢，已利用积分中值定理。(2)△Oj在ti处引起的徐变应变为：』}爿}由(ti，T)dt≈争由(ti，t，“(3)△oj在At。中引起的徐变应变增量为：争[巾(ti'tj-争)一中(tH”。一驯(4)t。～ti。中的应力在△t。中引起的徐变应变增量为：荤竽[中(ti，t碍卜一一砖)](5)△o。在△ti中引起的应变增量(弹性应变增量+徐变应变增量)为：旧与掣[1+¨，，T)⋯≈竽[1+巾(t。，tE)]_全

7、≥[1+p。巾(ti，tH)]上式利用了积分中值定理，式中：ti-i≤t‘≤t。；P。为老化系数，其表达式如下：』等粤吣，T)dt0==—．．．．．．．!．．—————————————————．．．．—．．．．．．．————————————————．．．．．．．—————————一[o(t)一o(T。)]中(t，T。)(6)At。内的总应变增量为：△吁争”pi由(ti'ti-l”，；i-1竽[巾(t·，t。一争)一巾(t·一·，t。一争)]再叠加上At。内的收缩应变增量，得到单元e的考虑了收缩徐变影响的混凝土应力一应变

8、增量关系为：△ei=争【1+p。巾(t。’tj川一(￡s。(¨～sh(ti_1))+兰竿[巾(‘·”砖)一巾(‘n～。一})](7)At；内的应力应变增量表达式：Aot=Ei(△ei—ii)式中：Ei21j—i_南2yi‘Eo蒿等哪旷△￡S¨中i·2巾(ti，‘·一争)一中(tt一·，tj一争)A￡。h．i=￡sh(ti)一￡。h