混杂纤维混凝土地铁管片数值模拟研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com2012年第1O期混凝土与水泥制品2012No．10l0月CHINACONCRETEANDCEMENTPRODUC0ctober混杂纤维混凝土地铁管片数值模拟研究张冲，宁博(1．广州城建职业学院建筑工程技术系，510925；2．暨南大学理工学院材料科学与工程系，广东广州510632)摘要：在混凝土中掺入体积率分别为0．09％、0．05％的钢纤维和聚丙烯纤维得到混杂纤维混凝土，试验确定了混杂纤维混凝土与普通混凝土的基本参数，利用混凝土地铁管片的数值模拟方法和试验所得参数研究了混凝土地铁管片的力学性能，分

2、析比较了有限元模拟得到的结果。结果表明：在同等条件下，混杂纤维混凝土地铁管片的承栽能力高于普通混凝土地铁管片，同时也验证了用该数值模拟法研究混凝土地铁管片性能的可行性。关键词：混杂纤维混凝土；地铁管片；数值模拟；力学性能Abstract：Bymixingthesteelfiberbyvolumeratioof0．09％andpolypropylenefiberbyvolumeratioof0．05％。hybridfibersubwayconcreteisprepared．Thematerialparametersofthesubwayc

3、oncreteandplainconcreteareobtainedbyexperiment．Then，combiningwiththeexperimentalparamete~，mechanicalpropertiesofthetwoconcretesegmentsaleresearchedusingnumericalsimulationmethod．Theresearchresultsindicatethatthebearingperformanceofhybridfiberconcretesubwaysegmentsishighe

4、rthanthatofplainconcretesegments，whichisagreewiththeexperimentalresuhs，andthenumericalsimulationmethodforanalyzingtlleperformanceofconcretesubwaysegmentsisfeasible．Keywords：Hybridfiberconcrete；Subwaytunnel；Numerical；Simulation；Mechanicalproperties中图分类号：TU525文献标识码：A文章编号：1

5、000—4637(2012)10—33—030前言种8节点六面体单元，可加入混凝土的三轴本构关随着纤维混凝土技术的进步，纤维混凝土材料系及破坏准则，并可对非线性材料性质进行处理，应用经验的累积以及人们对普通钢筋混凝土管片所建立的混凝土模型具有断裂、压碎、塑性变形和存在问题的认识，将纤维混凝土应用于地铁管片预蠕变功能。LINK8单元是一种杆轴向的拉压三维杆制已是大势所趋【。目前国内纤维混凝土地铁管片单元，每个节点有三个自由度，沿着节点坐标X、Y、技术的应用研究大多是通过试验手段进行的。尽Z方向平动。该种单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚管通

6、过大量的试验数据可以判断混杂纤维混凝土化、大变形及大应变功能。管片的力学性能是否满足要求，但是试验费用昂混凝土单元需要定义破坏准则和本构关系[句，贵、周期长，且试验研究受试验条件(如边界条件、对于纤维混凝土，纤维充当了骨料的角色，所以选模型尺度等)影响较大，笔者认为采用现有的大型择正确的本构关系和破坏准则是进行计算分析的有限元分析软件对混杂纤维混凝土在地铁管片中重要因素。ANSYS中的混凝土材料特性用的是的应用研究十分有意义。本文利用ANSYS软件计Willam—Wamker五参数破坏准则和拉应力准则的算混杂纤维混凝土地铁管片在某工程中

7、的最大应组合模式，能够较好地反映混凝土在静水压力(从力及位移，与试验测得混杂纤维混凝土设计强度及低到高)作用下的破坏特性。但是ANSYS中默认的GB50010-2010(混凝土结构设计规范》规定的位混凝土本构关系是线弹性的，即在开裂前的应力一移限值比较，同时与普通混凝土地铁管片进行比应变关系为线性，这不符合实际，即使在较低的应较，讨论了混杂纤维混凝土地铁管片的力学性能。力一应变关系下也表现出明显的非线性同。因此，要1有限元分析模型的建立在材料属性中加入反应其本构关系的特性。本文混1．1单元选择及本构关系凝土本构关系采用ANSYS提供的多

8、线性等向强化采用分离式模型嘲方式建立管片有限元模型，模型MISO，钢筋本构关系采用双线性等向强化模用SOLID65单元模拟混杂纤维混凝土；LINK8单元型BISO。模拟管片中的加固材料(钢筋)。SOLID6