基于ANSYS的钢管混凝土加固应力分析

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1、施工技术基于ANSYS的钢管混凝土加固应力分析Stress　analysis　of　large　diameter　steel　tube　reinforced　concrete　based　on　ANSYS　王　博(陇东学院土木工程学院黄土工程性质及工程应用省级重点实验室，甘肃　庆阳　745000)摘　要：大直径钢管混凝土的加固，存在着新旧混凝土结合，混凝土与钢管表面相结合共同受力的加固难题，通过有限元程序的辅助计算分析能够更好地揭示混凝土与钢管的相互作用。ANSYS中单元Solid65为型钢混凝土结构有限元数值模拟提供了基础，逐渐成为型钢混凝土结构理论研究和工程应用的常用工具软件。但是如何处

2、理型钢和混凝土加载后的共[1]同受力是一个有限元数值模拟的难点，如何准确的模拟二者的共同受力是有限元分析结果准确与否的关键。关键词：钢管混凝土；加固；有限元Abstract:Reinforced　concrete　large　diameter　steel　tube,there　exists　a　combination　of　new　and　old　concrete,the　concrete　and　steel　surfaces　in　combination　problem　of　reinforced　stress　together,through　the　auxiliary　program　

3、of　finite　element　calculation　and　analysis　of　the　interaction　can　better　reveal　the　concrete　and　steel　tube.　Provides　the　basic　unit　type　Solid65　in　ANSYS　embedded　into　finite　element　numerical　simulation　of　steel　reinforced　concrete　structure,steel　reinforced　concrete　structure　is　gradually　becomi

4、ng　the　theoretical　research　and　engineering　application　of　commonly　used　software　tools.But　how　to　deal　with　the　type　of　steel　and　concrete　after　loading　the　joint　force　is　a　finite　element　numerical　simulation　of　the　difficulties,how　to　accuratelysimulate　two　common　stress　finite　element　analysis　

5、to　the　key　result　is　accurate　or　not.Key　words:concrete　filled　steel　tube；reinforcement；finite　element中图分类号：TU398.9　文献标识码：B　文章编号：1003-8965(2015)01-0077-031工程概况2.1材料模型槽钢混凝土结构数值模拟中槽钢和钢支座垫板可采某桥主桥为曲弦下承式钢管混凝土桁梁拱桥，主桥用MKIN模型，单轴应力应变关系采用多折线型；纵筋和上弦（曲弦拱肋）采用大直径钢管混凝土结构。根据现场横向箍筋采用BKIN模型混凝土材料模型在单调加载受力外观调查及试验检测发现该

6、桥存在较严重的病害，需维修情况下，按照非线性弹性材料模型(MELAS材料模型)输加固。然而，维修加固大直径钢管混凝土存在着新旧混凝入。该模型能较好反映混凝土应力-应变曲线下降段。土结合，混凝土与钢管表面相结合共同受力的难题。下承混凝土破坏准则采用ANSYS程序中混凝土材料默认的[2]式拱桥的拱脚受力复杂，在拱桥的加固中为了提高受力性William-Warnke五参数破坏准则。能，经常外包混凝土，其特点是拱肋为大直径钢管。该桥2.2单元类型拱脚的钢管直径为1.4m，为了提高加固性能，在原钢管混凝土采用Solid65单元。当solid65单元同时考虑上焊接槽钢剪力钉以保证外包混凝土和钢管能够很好

7、地结开裂和压碎时，需要缓慢施加荷载，在一般情况下可关合。由于拱肋直径1.4m，钢绞线无法避开拱肋，只能穿闭Solid65单元的压碎功能(将混凝土单轴受压强度设为过拱肋。这就要求在拱肋上钻孔，势必削弱拱肋的刚度。-1)，否则计算较难收敛。槽钢和钢支座垫板采用Solid45[2][5]在预应力的作用下拱肋钢材可能产生屈服或拱肋内混凝土单元模拟。产生拉裂或压碎。拱肋与系梁的斜交角度约为25度。梁2.3槽钢剪力钉和混