高强钢筋混凝土梁裂缝性能有限元分析.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 30卷 第 5期 2006年 lO月 Vo1．30 No．5 Oct． 2006 JOURNALOFDAQING PETROIEUM INSTITUTE 高强钢筋混凝土梁裂缝性能有限元分析 卢召红，王 振，宫成欣 【大庆石油学 院 土木建筑工程学 院，黑龙江 大庆 163318) 摘 要：利用有限元分析方法，对高强钢筋混凝土梁在静载作用下的裂缝开展、挠度和平均裂缝间距进行了数值分 析；采用 ANSYS软件建立 了有限元模型，利用逐渐增大荷载的方~x-,I-模型施加静载，分析其裂缝性能．与普通钢筋混凝 土试件模拟结果对 比表明：相 同配筋率下，高强钢筋混凝土梁抗裂性能明显优于普通钢筋混凝土梁 ；相 同荷载下两者的 变形较小，但随着荷载的加大高强钢筋混凝土梁的挠度增大幅度明显小于普通钢筋混凝土梁的增大幅度；其裂缝平均宽 度与规范给出的计算方法所得的结果吻合 良好． 关 键 词 ：高强混凝土 ；裂缝 ；挠度 ；有 限元 中图分类号 ：TU37 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—1891(2006)05—0059—03 0 引言 在现代工程中，高强钢筋混凝土被应用于众多的领域，有关其性能的研究受到人们的关注．由于材料 性质复杂，静力荷载作用下高强混凝土构件裂缝宽度的计算 尚处于试验研究阶段．现行的有关裂缝 的宽 度仍未给出明确的验算公式 ；有关混凝土裂缝计算的规定 不能完全符合高强钢筋混凝土构件裂缝的 变化，也需要改进和完善．在高强混凝土梁静载试验的基础上，拟采用有限元分析方法，探讨其静力作用 下裂缝性能，并与文献[1，2]给出的计算结果加以比较，为高强钢筋混凝土结构设计提供参考依据． 1 有限元模型 对于性质复杂的钢筋混凝土结构，材料非线性与几何非线性经常同时存在，用传统的方法分析和描述 难度非常大Ⅲ．在ANSYS软件 中，Solid65单元常被用来模拟钢筋混凝土和岩石等抗压能力远大于抗拉 能力的非均匀材料． 1．1 模型建立 运用 ANSYS软件建模时，混凝土采用 WilliamWarnke嘲模型．混凝土材料模型采用 Solid65单元 ； 梁中的纵 向钢筋采用 Pipe20单元．以受拉钢筋配筋率和循环特征为参数 ，建立 了2个试件 (梁)． (1)试件 工：混凝土等级为 C4o，纵向钢筋采用直径为 12mm 的新 Ⅱ级钢筋； (2)试件 Ⅱ：高强混凝土等级为 C7o，纵 向钢筋采 表 1 模型几何尺寸及配筋率 用直径为 12mm 的新Ⅲ级钢筋．计算模型的梁截面 试件编号 bX^／(ram~mm) A ／ram P／ 宽度为b，高度为h，截面配筋面积为A ，配筋率为 lD， I 184×214 其结果见表 1． Ⅱ 184×214 对于高强钢筋混凝土，一般采用分离式模型 ：混 凝-t-_(Solid65单元)加钢筋 (Pipe20单元)，认为混凝土和钢筋的黏结很好．把钢筋和混凝土作为不 同的单 元处理，即混凝土和钢筋各 自划分为足够小的单元 ，两者的刚度矩阵分开求解．钢筋作为细长材料 ，忽略 其横 向抗剪强度 ，将其作为线单元处理．钢筋混凝土梁网格化分后的模型见图1． 收稿日期：2005—12—30；审稿人：罗 敏；编辑 ：任志平 作者简介 ：卢召红(1976～)，男，硕士生，助教，主要从事混凝土结构方面的研究 维普资讯 大