基于ANSYS的索-混凝土弦支梁結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能分析.pdf

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1、第37卷第3期建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)Vo1.37,No.3BuildingTechniqueDevelopmentMar.20102010年3月、!-、\I芎、i技術(shù)開(kāi)發(fā)報(bào)道《五與;基于ANSYS的索一混凝土弦支梁結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能分析陳繼光杜宗民陳寶軍王淑梅王文娟(1.山東英才學(xué)院,濟(jì)南250012;2.山東省濟(jì)寧市建設(shè)監(jiān)理有限公司,濟(jì)寧272100)【摘要]采用ANSYS方法,對(duì)一種新型的體外索混凝土組合梁與普通混凝土梁進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),研究這兩種混凝土粱受力過(guò)程中的跨中位移、不同支座距離的位移影響及索初始應(yīng)力條件下梁力學(xué)性能的差異。試驗(yàn)證實(shí),體外索混凝土組合梁比普通混凝土梁的剮度提高44.23

2、%,由于體外索的作用,減少了混凝土梁的脆性破壞程度,提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度。[關(guān)鍵詞]體外索;混凝土組合梁;力學(xué)性能[中圖分類號(hào)]TU312.1[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A[文章編號(hào)]1001-523(2010)03-0001-03近年來(lái)橋梁工程中體外索鋼箱一混凝土組合梁的應(yīng)用表2索材力學(xué)性能發(fā)展很快,較好的發(fā)揮了組合梁的抗彎、抗扭性能好,在降低梁高、減輕結(jié)構(gòu)自重、增大跨度、施工快捷不中斷交通等方面具有綜合的經(jīng)濟(jì)效益。本文結(jié)合商業(yè)和住宅建筑跨度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于橋梁工程要求,提出了采用預(yù)應(yīng)力拉索提高鋼筋混凝土A2梁的結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度,形成“索一混凝土弦支梁結(jié)構(gòu)體系”的構(gòu)思,該體系可以跨越較大跨度,滿足功能

3、要求,布置靈活。無(wú)論在公共建筑、民用建筑,還是在工業(yè)建筑的加固及維修等方面都有廣闊的應(yīng)用前景。A3采用ANSYS方法,對(duì)此種體外索混凝土組合梁與普通正面圖混凝土梁進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),研究這兩種混凝土梁受力過(guò)程中的跨中位移、不同支座距離的位移影響及索初始應(yīng)力條件下梁力學(xué)性能的差異。試驗(yàn)證實(shí),體外索混凝土組合梁比普通混凝土梁的剮度提高44.23%。由于體外索的作用,減少了混A—.A剖面凝土粱的脆性破壞程度,提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度。圖1試驗(yàn)梁結(jié)構(gòu)示意1試驗(yàn)?zāi)P?一索;2一混凝土粱;3一撐桿本文主要利用大型有限元軟件ANSYS對(duì)索一混凝土組2索-混凝土梁結(jié)構(gòu)體系靜力學(xué)特征分析合梁結(jié)構(gòu)與普通混凝土梁

4、進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)的特性分析試驗(yàn)采2.1荷栽一位移曲線用一根體外索混凝土組合梁和一根普通混凝土梁簡(jiǎn)支粱進(jìn)為顯示索·混凝土梁的優(yōu)越性,對(duì)同等跨度、相同截向的行對(duì)比試驗(yàn),模型尺寸參照鋼箱一混凝土組合橋梁實(shí)際尺混凝土粱,在相同荷載作用下,利用ANSYS進(jìn)行靜力分析,將寸,按比例縮小設(shè)計(jì)。混凝土和索材的材料性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)計(jì)算結(jié)果與索一混凝土粱進(jìn)行對(duì)比,可以得到索-混凝土梁與表1和表2,試驗(yàn)梁結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。普通混凝土梁在不同荷載作用下的跨中位移。采用逐級(jí)施加表1混凝土力學(xué)性能荷載,測(cè)得各級(jí)荷載下試驗(yàn)梁的跨中位移,得到荷載.跨中位移曲線如圖2所示。從圖2可見(jiàn),施加體外索后,混凝土組合簡(jiǎn)支梁的剛度與

5、強(qiáng)度都得到了很大程度的提高。普通混凝土簡(jiǎn)支梁對(duì)應(yīng)于荷載20kN的位移為53.731mm,而體外索一混收稿日期:2009—12—15凝土組合簡(jiǎn)支梁對(duì)應(yīng)于20kN的位移為37.254mm,施加體外作者簡(jiǎn)介:陳繼光(1949-),男,江蘇溧陽(yáng)人,教授,現(xiàn)從事土木工程數(shù)索后剛度增加了44.23%,索.混凝土組合梁的承載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)據(jù)處理的教學(xué)與研究工作。第3期陳繼光,等:基于ANSYS的索一混凝土弦支梁結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能分析第37卷高于同等跨度、同等截面的混凝土梁,體外索對(duì)于混凝土組合表4不同跨度荷載位移關(guān)系簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)性能的提高作用非常顯著。不同梁跨度(m)下相應(yīng)的跨中位移/mm荷載/PaL=l5

6、L:l8L=21I一索一itl~_.i組合梁I由表4可以直觀地看出:隨著梁跨度的增加,索-混凝土混凝土梁I梁的承載能力急劇下降。粱的跨度以小于18In為宜。圖2不同荷載.位移曲線3索-混凝土梁結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力學(xué)特征分析2.2體外索初始應(yīng)力的影響索一混凝土梁結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力分析是為了預(yù)計(jì)結(jié)構(gòu)的自振施加體外索后,混凝土梁的受力性能有較大的改善,強(qiáng)頻率和預(yù)計(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)預(yù)期激振的響應(yīng)。固有頻率是系統(tǒng)本身度與剛度都得到很大程度的提高。如果當(dāng)索采用一定的初所具有的一種振動(dòng)性質(zhì),一個(gè)力學(xué)體系的固有頻率由系統(tǒng)的始應(yīng)力,索-混凝土梁會(huì)出現(xiàn)“反拱”現(xiàn)象,類似于預(yù)應(yīng)力受彎質(zhì)量分布、內(nèi)部的彈性以及其它的力學(xué)性質(zhì)決定。當(dāng)

7、結(jié)構(gòu)所構(gòu)件,可以使索·混凝土梁的承載能力大幅度提高。在受外加的策動(dòng)力的頻率與系統(tǒng)本身的固有頻率很接近或相ANSYS計(jì)算分析中,索一混凝土梁中索的初始應(yīng)力是通過(guò)給同時(shí),就會(huì)發(fā)生共振,從而形成大振幅、高動(dòng)應(yīng)力,最終破壞索施加初始應(yīng)變得到的,根據(jù)《建筑纜索用鋼絲》的規(guī)定,索結(jié)構(gòu)。索一混凝土梁結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力分析應(yīng)尋求結(jié)構(gòu)的自振頻的最大伸長(zhǎng)率在4%左右。這里以實(shí)驗(yàn)的索一混凝土粱為例,率,避免其在工作狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)共振。分別計(jì)算了索初始應(yīng)變?yōu)?.0001、0.0003、0.

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