陈淌坪渡槽预应力筋张拉顺序的仿真分析及优化

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1、陈淌坪渡槽预应力筋张拉顺序的仿真分析及优化摘要：文章以陈淌坪渡槽为例，结合大型分析软件ANSYS模拟方法，主要对预应力渡槽在完建期的预应力筋张拉顺序进行分析与研究。文章在陈淌坪渡槽设计者提出的预应力张拉方案的基础上，提出了对应的七种张拉方案，并对各种方案进行应力和挠度的分析和对比，得出优于设计者提出的张拉顺序张拉方案，以期能为预应力的施工提供指导，同时希望能为同类型工程提供参考。中国7/vie　　Abstract：AccordingtoChentangpingAqueduct，binedulationmethod，thispaperanalyzesan

2、dstudiesthetensionsequenceofprestressedtendonoftheprestressedconcreteaqueductinthepletionperiod.BasedontheprestressedtensionschemeofChentangping，thispaperputsfores，analyzesandparesthestressanddeflectionofvariousschemesandobtainsthetensioningschemeilarprojects.　　关键词：渡槽；有限元分析；预应力混

3、凝土；张拉顺序　　Keyentanalysis；prestressedconcrete；tensioningsequence　　中图分类号：TV672+.3文献标识码：A：1006-4311（2017）09-0134-03　　0引言　　李书群等[1]、田英辉等[2，3]、李冬等[4]、陈军等[5]以及大量国内研究人员[5-9]结合实际工程的研究，阐述了对预应力混凝土中预应力钢绞线张拉顺序研究的必要性，并进行了相关的研究。　　在预应力混凝土结构施工中，钢绞线的张拉顺序对渡槽结构的受力影响是决定结构预应力施工组织设计方案的重要因素之一。本文结合陈淌坪渡槽实

4、例建立有限元模型，通过对各种方案进行应力和挠度的分析及对比，得出了优于设计者提出的张拉顺序张拉方案，找出最优的张拉顺序。以期为同类型预应力钢绞线的施工提供指导和理论依据。　　1预应力结构仿真分析的方法　　1.1预应力混凝土有限元分析方法　　在有限元分析中，预应力混凝土结构的分析方法有等效荷载和实体力筋这两种。　　①等效荷载法：等效荷载法是以相应载荷加载在混凝土实体模型上，产生与预应力等效的力学作用效果。　　②实体力筋法：实体力筋法是将预应力筋和混凝土看作是两种性质截然不同的单元，通过节点合并、耦合或者建立约束方程的方法将两单元建立连接关系。实体力筋法包

5、括实体分割法、节点耦合法和约束方程法[10]这三种。　　1.2预应力的模拟方法　　①降温法。首先对预应力筋设置线膨胀系数，然后根据需要施加预应力大小计算出所需温降值。钢筋的降温公式为：　　其中，ΔT为预应力筋需要降低的温度值；F为预应力的施加值；E为预应力筋的弹性模量；A为预应力筋的截面积；α为预应力筋的线膨胀系数。　　②初始应变法。已知预应力筋单位的初始拉力，根据下式求出相应的初始应变。初始应变公式为：　　ε0=F/EA　　其中：ε0�樵びαα�筋的初始应变；F为预应力的施加值；E为预应力筋的弹性模量；A为预应力筋的截面积。　　2工程背景　　2.1工

6、程概况　　陈淌坪渡槽位于宜昌市地区，总长41米，高4.7米，宽近6米，渡槽槽身预应力钢束采用左右对称布置。　　2.2有限元模型建立　　2.2.1材料参数　　①混凝土（C50）。　　弹性模量：Ec=3.45×104MPa，泊松比：γc=0.2，密度：ρc=2600kg/m3。　　②预应力钢束。　　弹性模量：Es=1.95×105MPa，泊松比：γs=0.3，密度：ρs=7800kg/m3。　　③水容重：γ=10kN/m3。　　2.2.2陈淌坪渡槽槽身的有限元建模　　陈淌坪渡槽槽身模型的支撑为简支梁式，且整个模型具有结构与荷载的对称性的特点，故可取一跨槽身

7、结构的四分之一建模，然后采用对称性完成渡槽槽身整体建模。　　在有限元分析中，预应力混凝土有等效荷载和实体力筋这两种分析方法。根据本模型的特点和结构形式采用实体力筋的方法来进行模拟分析。　　本次渡槽槽身主体混凝土以Solid65单元来模拟。预应力钢筋以Link180模拟，其在模型中的具体位置采用实体分割法进行切割得到。　　2.3荷载施加