体外预应力结构计算接触研究方法

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1、体外预应力结构计算接触研究方法　　摘要本文提出采用接触分析方法进行体外预应力结构的计算模拟。同时，为验证此方法的可行性，依据相关试验参考文献资料数据，建立对应的有限元结构分析模型，采用有限元分析接触单元法和原普遍采用的共用结点法，分别对梁体进行数值模拟计算，结果表明，接触单元法具有更好的计算精度和准确性。而后，采用接触单元法针对不同体外预应力筋线形布置情况进行接触模拟计算，找到加固效果最好的体外预应力筋布设位置。Inthispaper,thecontactanalysismethodforthe

2、simulationcalculationofexternalprestressedstructure.Atthesametime,toverifythefeasibilityofthismethod,basedontherelatedexperimentreferencedata,toestablishthefiniteelementstructureofthecorrespondinganalysismodel,thecommonnodemethodusingthefiniteelement

3、analysisofcontactelementmethodandwidelyused,respectively,ofthebeamwascalculatedbynumericalsimulation,resultsshowthatthecalculationprecisionandaccuracy,the8contactelementmethodhasthebetter.Then,usingthecontactelementmethodaccordingtothedifferentextern

4、altendonslineararrangementcontactsimulation,findthebestreinforcementeffectofexternallyprestressedtendonlayoutposition关键词：体外预应力加固；接触分析法；有限单元法中图分类号：TU378文献标识码：A文章编号：目前，体外预应力结构计算模拟采用的主要方法为基于有限单元法基础上的共用结点法，其核心思想为按预应力筋线形选取混凝土单元上的相应结点，利用此结点来建立钢筋单元，再通过初应变法或

5、降温法来模拟预应力的施加。然而此方法并未考虑预应力筋对梁体的整体作用，而只进行梁体的分段模拟加固，所以计算精度有待提高。而本文所提出的接触单元法正是基于此产生的。1、原始资料本文采用交通部《公路桥涵标准图》中40m预应力简支T形梁桥作为计算示例。其标准跨径为40m，主梁全长39.96m，计算跨径38.88m，桥面宽度为7.5米附两侧人行道。混凝土采用40号。下为具体设计资料及构造布置，节选自《桥梁计算示例集》，梁体结构尺寸如图1所示：8图1梁体截面尺寸图Fig.1Thesectionalsize

6、sofbeam2、模型建立本文借用有限元分析软件ANSYS程序对实验梁进行建模分析，采用接触单元法建模时，混凝土采用SOLID65单元，普通钢筋与预应力筋采用LINK8单元，体外预应力加固钢筋与转向块的接触模拟则采用CONTAC52单元；采用共用结点法建模时，混凝土与钢筋单元同前，钢筋单元在转向位置与混凝土单元共用结点。实体模型参见图2。图2体外预应力筋模型示意图图3体外预应力结构钢束布置图Fig.2FiniteelementmodelofExternalPrestressingStructur

7、eFig.3ThereinforcementarrangementofExternalPrestressingStructure3、体外预应力筋线形布置8本文尝试通过变换转向块个数及位置来改变体外预应力筋束形状，以此来考察转向块和预应力筋束线形对二次效应产生的影响程度，进而分析其对整个梁体结构性能的影响。为方便比较，模型所加荷载仅考虑梁体自重作用，同时在T梁腹板两侧布设预应力拉杆，其截面面积按6根75钢铰线面积计，除去预应力损失后有效预应力为800。预应力拉杆线形布设如图3所示。转向块间间距以表

8、示；分以下六种工况进行计算：(1)不设置转向块，(2)设置两个转向块，且(3)设置两个转向块，且(4)设置两个转向块，且(5)在跨中设置一个转向块，（6）不设置体外预应力筋，仅考虑自重作用。4、体外预应力梁体受力分析上述前6种情形时，体外预应力加固梁体在自重与预应力拉杆综合作用下混凝土纵向应力及挠度变化情况参见表1、表2。表1不同线形情况下体外预应力梁体应力分析()Tab.1TheStressanalysisofExternalPrestressingStructureunderdifferen