体外预应力混凝土梁受力性能计算机分析

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1、CMYK工程试验与研究体外预应力混凝土梁受力性能计算机分析谭祖军（广东省公路建设有限公司）摘要：本文简要介绍了体外预应力混凝土梁的研究现状。作为受弯构件设计中考虑最重要的一个问题就是确定正截面的承载能力，通过利用ANSYS软件建立体外预应力混凝土梁的实体模型进行分析，本文主要考虑了转向块的个数、跨高比、初始预应力大小三个因素对体外预应力混凝土梁承载能力的影响。1引言考虑了材料非线性和几何非线性，采用有限元进行数值分析是常用的一种方法。它用来模拟体外预应力混凝土体外预应力因其受力性能优良、施工速度快且较

2、经简支梁的全过程分析，体外预应力混凝土结构有限元建济，而被应用于新建的混凝土结构中，同时也作为修复模有其特殊性，如何建立有限元模型是正确分析的基和加固结构的主要方式之一而得到了广泛的应用。随着础。本文详细介绍了如何运用ANSYS对体外预应力混凝实践的发展，人们对体外预应力的研究也在不断的深入土简支梁进行有限元建模及全过程分析,包括单元选和发展。取、本构关系的选用、网络的划分、计算的设置等。作为受弯构件设计中考虑最重要的一个问题就是确定正截面的承载能力，而体外筋的极限应力增量是影2.2模型单元选择响承载

3、能力的主要因素。体外预应力混凝土受弯构件中⑴混凝土单元：ANSYS的SOLID65单元是专为混凝体外筋在承载能力极限状态下的极限应力对构件的抗土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发弯性能有着极为重要的影响，而体外筋在极限状态下的的单元。SOLID65单元具有八个节点，每个节点具有三应力值取决于整个结构的变形，除了结构的几何尺寸、个自由度，即X、Y、Z三个方向的线位移；还可对三个方荷载形式、荷载水平外，还依赖于转向块的设置数量和向的含筋情况进行定义。位置、体内受力钢筋的配置情况等。国内外大多数

4、的体⑵非预应力钢筋单元：非预应力钢筋可采用两节点外预应力混凝土结构受弯构件的设计计算均是按照体的LINK8单元，每个节点有三个自由度，可以在X、Y、Z内无粘结预应力混凝土的设计计算方法进行的。但由于三个方向平移，该单元具有塑性、蠕变、应力钢化、大变二次效应的存在，使得这种计算结果与实际情况偏差比形、大应变功能。较大。国内外的学者进行了大量的理论分析和实验研⑶体外预应力筋单元：体外预应力筋可采用究，取得了不少的成果，给出了不同形式的体外筋的极LINK10来模拟，该单元是一个两节点单轴拉压单元，不限应力的

5、增量计算公式，但都存在一定的局限性。考虑抗弯和抗剪，每个节点有三个自由度，对应于X、Y、Z三个方向平移。2计算分析⑷预埋钢板单元：在锚固和加载处预埋钢板，预埋本文考虑了三个主要的影响因素，转向块的个数、钢板可采用三维实体单元SOLID45来模拟。跨高比、初始预应力大小，它们对体外预应力结构的力⑸转向块单元：转向块可采用三维实体单元SOL-学行为起主要的影响因素。ID45来模拟。本文总共建立了12个体外预应力混凝土简支梁模2.3建模参数型，通过数值模拟计算，体外预应力能够很好的提高简建模过程中的材料及几

6、何数据参数如下，混凝土采支梁的极限承载能力。用C30，fc=14.3Mp，ft=1.43Mp，体内受拉钢筋采用2.1非线性特性HRB335，体内受压钢筋及箍筋采用HPB235，混凝土保护对于体外预应力混凝土简支梁，由于其体外索和梁层厚度为30mm，体外筋采用2根1860级钢绞线，沿梁体在受力过程中变形不相协调的特点使计算比较困难,两侧对称布置，总面积为278mm2。所有梁截面均为CMYK工程试验与研究250mm×400mm，体外筋锚固高度为78mm。对于只有一个转向块的简支梁，转向块设置在梁的跨中截面

7、处；对于有两个转向块的梁，转向块设在梁跨底部的三分点处。本论文中的所有梁均是适筋梁，即梁的截面配筋率ρmin≤ρ≤ρmax，其中最小截面配筋率ρmin=0.21%，最大截面配筋率ρmax=2.62%。采用力加载，位移收敛模式，收图1锚固端与图2转向块与敛容差5%。转向块的个数、跨高比、初始预应力大小等梁端耦合示意图力筋耦合示意图影响因素的建模参数分别见表1、表2、表3。表1转向块影响因素建模参数架立筋体外筋初梁转向块梁跨度受拉钢筋箍筋间距2A＇ｓ始应力编号(个)（mm）As(mm)2(mm)(mm)σ

8、（Mpa0）L1060003φ182φ162φ8@100600L2160003φ182φ162φ8@100600L3260003φ182φ162φ8@100600图3施加了荷载图4L10Y方向位移图表2跨高比影响因素建模参数及约束模型梁跨高梁跨度转向块受拉钢筋架立筋箍筋间距体外筋初表4转向块影响因素建模计算结果2A＇ｓ始应力编号比（mm）(个)As(mm)2(mm)(mm)σ（Mpa0）极限极限屈服屈服极限应力极限反拱值梁荷载弯矩荷载挠度挠度增量应力L4