基于ANSYS的型钢高强混凝土梁抗弯性能影响因素分析.pdf

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1、基于ANSYS的型钢高强混凝土梁抗弯性能影响因素分析汪铖，高荣誉(安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥230601)摘要：本次抗弯性能ANSYS模拟试验选取了1o种型钢高强混凝土简支粱．绘出了其相应的各种影响因素曲线，揭示了型钢高强混凝土梁抗弯性能的四大主要影响因素：分别是混凝土强度等级、剪跨比、含钢率、翼缘宽度比。所得出的结论将为型钢高强混凝土粱的有关计算理论提供相应的依据。关键词：型钢高强混凝土梁；抗弯性能；ANSYS模拟；影响因素中图分类号：TU312文献标识码：A图1型钢高强混凝土梁截面尺寸图文章编号：1007—7359(2016)01—0105—04寸：hxbxt~x

2、t。DOI：10．16330／j．cnki．1007-7359．2016．01．014型钢高强混凝土梁(SRHSC)构件参数一览表表1O引言高强混凝土具有强度高、刚度好、抗震性能优于普通混凝土的特点，而型钢具有弹性模量大、变形性能好、自重轻等优点，型钢高强混凝土梁就结合了这两种优点使其抗弯能力显著增强，延长了构件的使用寿命[1-4]。1试验简述1．1构件设计与选取lL，目上选取梁尺寸为2640mmX160mm×注：型钢截面中，I为I14，Ⅱ为HI40×60×4．5X6．0，nl为H140×80×4．5×6．0，IV为280mm，型钢为普通工字钢，钢垫板H140×100×4．5

3、×6．0蚤160mmX120mmX20mm，均为Q235钢，1．2建立ANSYS模型纵筋选4014的HRB335钢，箍筋选由于该模型是简支梁构件，且荷载是对称施加的，所以我们为8@60的HPB300钢。高强混凝土与型了方便分析和模拟的简单性，本次可建立1／2模型，然后根据荷载钢间采用自然连接。如图1示为梁构件的对称得到整体构件的受力状况；与此同时，需要在构件集中力位的横截面尺寸和受荷载情况。置处和支座处设置钢垫板，使集中力均匀分布在构件上，这样才能表1为10种不同参数的简支梁构避免应力集中现象的产生。高强混凝土(HSC)用Solid65单元，钢垫件。用非线性有限元软件ANSY

4、S建立构板和型钢均用Solid45单元，钢筋用Link8单元。Solid65是3一D实件梁模型图，其各单元的划分和模型的体单元，这种单元类型是利用Concrete来实现，Solid65为8节点建立过程见下文相关描述；型钢截面尺12条棱边，6面体单元；Solid45是三维实体单元，有8个节点，每个节点均可沿x,y、z三个方向平动；Link8是两节点三维轴向拉伸一作者简介：汪铖(1988一)，男，安徽桐城人，安徽建筑压缩杆件单元，每个节点有3个平移自由度，不考虑杆件的弯曲及大学土木工程学院在读硕士，研究方向：建筑与土木工程。扭转变形[51。各材料?自松比均为0．25。ANSYS模

5、型中材料的相关参化减小，型钢梁承受外荷载的能力也相应增强，其抗25弯能力可以充分发挥出来，使整体梁构件工作稳定性更好。随着混凝土强度等级的提高，混凝土与钢筋之20间的协同工作能力更强，钢筋本身的性能也就发挥的越好。混凝土强度越高，其翼缘屈服能力降低，例如高姜强度混凝土C100的型钢梁其下翼缘处还未进入屈服鉴。状态。C=模拟研究结果发现，当高强混凝土强度增大到一C=5定等级后，梁的受弯承载力变化幅度不大，如果只通旺过提高高强混凝土强度等级来增加梁的抗弯承载力O是不科学的。宦2．2不同剪跨比分析日寸l司t／s太图5不同含钢率下的关系曲线图表l中SRHSC一5、SRHSC一9、SR

6、HSC一10、SRHSC魁一2四种简支梁中剪跨比从小到大分别为2．3、2．7、②随着横坐标时间的推移(0．2s～1．0s)，4条曲线开始姗3．2、3．7，其他条件如高强混凝土强度(c80)、含钢率出现分离，即挠度变形随着含钢率的变化而变化；(4．75％)、翼缘宽度比(0．49)以及截面(I类)均相同，通过SRHSC一5梁(含钢率最大)的曲线坡度较小，ANSYS软件模拟可得到相应的位移变形云图，然后SRHSC一6(含钢率最小)的曲线坡度较大，即挠度变形对其综合汇总得到如图4关系曲线图。随着含钢率的增大而减小；由①②知：含钢率的大小『I==是型钢高强混凝土梁抗弯性能的影响因素之一

7、，合理l—tHsc一2}15控制含钢率的大小是使梁受力状态达到良好的条件屿RHsc_91[~RHSC-10．．．．．．．．．．．．．．．．．．．之一。l2总结：当其他影响因素相同时，当含钢率增大时，9型钢可以有效的增强对混凝土的约束，从而使型钢和l混凝土更加充分的协同工作，大大提高了梁的整体承登6载能力和稳定性、耐久性。2．4不同翼缘宽度比(y)分析3见表1：试件SRHSC一6、SRHSC一7、SRHSC一8的0截面不相同，他们的翼缘宽度比(7=6，／b，其中b为梁0．UU．Z0．4U．OU．1．U时间