混凝土桥面板局部荷载作用下承载性能研究

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1、／，，城糖建设[基金项目]东莞市科技计划对非金属筋材桥梁结构工作性能的研究))(2008108101024)混凝土桥面板局部荷作用下承载性能研究ResearchO]1B‘嘲P鼍嘲mce城CoBcreteBridpH∞嚷嘶郑愚李春红ZhengYuLiChunhong[摘要]本文针对现行的设计方法难以准确计算出桥梁面板真实冲切承载力的问题，提出采用商业有限元软件包一ABAQUS对混凝土桥梁结构进行数值建模和非线性分析，使其能够准确地计算出混凝土桥梁面板的冲切承载能力[关键词]非线性有限元；混凝土桥梁面板；荷载作用；承载性能[文章编号]1

2、672—7045(2O09)07—0065—06[中图分类号]U441．2[文献标识码]AAbstract：Duetothedificultytocalculatepreciselypurchingcapacityofbridgefloonngwithpresentdesignmethod，thepaperpresentsnumericalmodelingandnonlinearanalysistotheconcretebndgestructurebyapplicationofthesoftwareofABAQUSSOastocal

3、culateaccuratelythepurchingcapaci~ofthebridgeflooring．Keywords：nonlinearfiniteelement；concretebridgeflooring；loadefectbearingperformance1前言脆性和突然，从而导致难以对桥梁混凝土桥梁面板的极限承载力，笔面板的冲切承载能力进行准确的计者分别采用了隐式和显式积分两种在前期的研究工作中笔者发算和预测。本文的重点即在于通过分析方法，并建立了相应的破坏准现，当桥梁面板承受局部面积荷载采用商业有限元软件包-AB

4、AQUS对则。通过与试验结果的比较发现基(例如轮胎压力)作用时，其破坏形混凝土桥梁结构进行数值建模和非于显式积分的拟静力分析方法及其态通常为冲切破坏(punchingfai—线性分析，使其能够准确地计算出破坏准则能够更为准确、稳定地计lure)，这种破坏形态尤其表现在混混凝土桥梁面板的冲切承载能力。算出桥梁面板的冲切承载力。凝土板内的拱效应(archingaction)由于冲切破坏的不稳定性、压或压缩薄膜效应(compressivemem缩薄膜效应的存在和混凝土本身复冲切破坏引起的数值不稳定—braneaction)发生的时候。在对

5、杂的材料属性等因素，引发了有限混凝土板内部压缩薄膜效应的研究元分析中较为严重的收敛问题，并冲切破坏这一破坏模式通常会中发现该结构效应导致了额外的抗导致数值计算中出现病态方程和负引起有限元分析中的数值失稳拉裂缝产生和结构延性的下降。因刚度或者零刚度矩阵。为了准确反(numericalinstability)。其原此，桥梁面板的冲切破坏更为局部、映出压缩薄膜效应的影响和计算出因可以归纳为两点。广移城貔建设2．1几何因素须控制数值稳定才能够准确地对该立的有限元模型能够真实模拟出高由于受到支撑梁、横隔梁和外结构体系进行非线性有限元分析。强混

6、凝土结构的工作性能，笔者采围未开裂桥梁面板的影响，当裂缝用了Thorenfeldt等人建立的应力在加载区的板底和支撑处的顶部产3建立数值模型应变数学模型。该模型对高强混凝生后，混凝土板内部便会发生压缩土在软化段的加速衰退进行了假薄膜效应(见图1)。由于压缩薄膜过去对混凝土板冲切破坏的有设，更能反映出高强混凝土的实际效应的存在，板内裂缝的分布呈现限元分析经常采用二维单元，尤其情况。局部化，主要集中在加载区和支座是轴对称单元(axis—symmetric)来该混凝土应力应变关系的数学处，其余位置由于轴向压力的作用，研究结构在受剪和受压共

7、同作用下模型如下所示：基本上没有开裂。因此，可以将混的工作性能，然而这种数值模型难’——凝土桥梁面板的受力模型简化成一以准确反映出整体桥梁结构的工作f=，l一1+(s／)个二维受压桁架，这也在Petrou和性能，因此，在对实际桥梁的有限元(1)Perdikaris的研究中被证实。在对建模时必须将梁、板和真实的边界nS，——(2)这一桁架模型的受力分析中，冲切情况进行统一的考虑。E，卜1破坏可以看作是极值点失稳(snap-通常对桥梁结构进行三维建模through)的破坏模式和一种能量集时，桥梁面板所选取的单元为壳体n：0．8十(3)1

8、7聚的瞬间释放，因此，其破坏模式带单元或实体单元，支撑梁则为杆系有较大的突然性和脆性。单元、壳体单元或实体单元。笔者其中：2．2材料因素采用了全壳体单元对混凝土桥梁面——．混凝土抗压应力；除了几何非线性带来的失稳状板、支撑梁和横隔梁进