UPPC简支箱梁静力试验及有限元模型分析.pdf

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1、88低温建筑技术2013年第12期(总第186期)UPPC简支箱梁静力试验及有限元模型分析郭启臣(黑龙江建筑职业技术学院，哈尔滨150025)【摘要】论述了UPPC简支箱梁静力试验过程及有限元模型的建立过程。将有限元模型计算值与箱梁静载试验测得的应力值进行了比较，结果吻合较好，说明了模型的正确性。分析了箱梁模型中元粘结钢筋的应力状态，进一步建立了有粘结钢筋箱梁模型，对比讨论了无粘结箱梁模型与有粘结箱梁模型的预应力筋受力性能。【关键词1UPPC；箱梁；静力试验；有限元【中图分类号】TU375．1【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)12—0088—031箱梁静

2、载试验工艺以减少预应力筋松弛、孔道摩阻引起的预应力损1．1箱梁概况失。首先，在梁体的一端进行张拉预应力筋并锚固，采用齐查公路阿伦河桥的一片边梁进行UPPC简然后在另一端补足张拉预应力筋并锚固。支箱梁静力试验，边梁全长为29．96m，计算跨径为其张拉程序为：0—10％or一20％。一70％29．20m，梁高为1．30m，沿梁长度方向设置7道横辖5min一+l05％。——。隔梁。(2)外荷载施加。当混凝土达到设计强度后，1．2箱梁材料选择进行静载试验。外荷载施加分为三个工况，工况一是箱粱采用C50高强混凝土，无粘结预应力筋采用在箱梁顶面施加荷载集度为lkN／m的均布荷载，工况l5．

3、20低松弛预应力钢绞线。一片梁中布置27根预应力筋，两侧肋板各布置9根曲线筋，其中底板布置二是在此基础上继续施加4kN／m的均布荷载，工况三是再继续施加2kN／m的均布荷载。9根直线筋，其抗拉标准强度=1860MPa，张拉控制1．6试验数据采集应力=1395MPa。普通受力钢筋采用16~22的在笔记本电脑中预先安装DH3815静态应变测试HRB335钢筋，箍筋、纵向水平筋、架立筋采用8的系统软件，采集应变箱收集的试验数据。HPB235钢筋。锚具采用J115夹片锚，锚下局部承压2有限元模型建立采用规格为90ramX90mmX20ram的钢垫板。2．1单元选取1．3测点布置采用有限

4、元软件ANSYS建立模型，普通钢筋采用混凝土浇筑前，在箱梁跨中截面和L／4截面处分link8单元模拟，无粘结预应力钢筋采用linkl0单元来别布置4个混凝土应变砖测点测量混凝土的应变。在箱梁底面i,／2截面和L／4截面处布置测点，采用振弦模拟，混凝土采用solid65三维实体单元模拟。2．2定义材料属性式钢筋应变计测量普通钢筋的应变。在箱梁L／4截面在模拟张拉阶段有限元模型时，按照C40混凝土处的箍筋和纵向水平筋上设置电阻应变片，水平、竖直各4个测点，共8个测点。在梁端底板和肋板处预定义混凝土材料属性；在模拟使用阶段有限元模型埋了4个压力传感器作为预应力筋的测点，在张拉过时，按

5、照C50混凝土定义混凝土材料属性。程中的应力增量由压力传感器测出。2．3模型的简化和假设1．4应变测量设备为方便模型的建立及计算，在建立有限元模型时应变数据采集箱收集压力传感器、电阻应变片及做了如下简化和假设：混凝土应变砖的数据，数据采集箱，收集振弦式钢筋(1)根据惯性矩和面积相等的原则，将箱梁的应变计的数据。横截面做了等效简化。1．5预应力张拉及外荷载施加(2)忽略混凝土与无粘结筋之间的摩擦作用。(1)预应力张拉。张拉设备为YC一200D型千除锚固端外，假定无粘结筋可以在梁体内沿其线型布斤顶，高压油泵为ZB0．8—500型。当箱梁混凝土立置方向自由滑移。为实现模型中混凝土和无

6、粘结筋方体抗压强度达到40MPa时，开始张拉预应力筋。张的相互作用，将两者的结点在垂直于预应力筋方向上拉控制应力为的75％，即1395MPa。采用双控法，进行耦合。即以张拉应力控制，以伸长值进行校核。采用超张拉(3)假定混凝土和普通钢筋之间粘结可靠，不郭启臣：UPPC简支箱梁静力试验及有限元模型分析89存在滑移。从，y，z三个方向将模型中钢筋和混凝表1混凝土正应力对比土单元结点进行耦合，实现两者之间的粘结作用。应变砖应力实测tMPaANsYs计算值／MPa相对误差／％2．4网格划分编号工况1工况2工况3工况1工况2工况3工况1工况2工况3建模方法采用自底向上的方法。网格划分采用

7、的是映射这种方法。在施加约束时，沿、y、z三个方向将梁的一端的自由度约束。沿、y两个方向将另一端的自由度约束，z方向不施加约束。2．5施加荷载张拉预应力采用降温法来施加。外荷载施加按照箱梁静载试验的三个工况加载。2．6收敛控制采用牛顿拉夫逊法求解非线性问题。采用位移收敛准则和力收敛准则同时控制收敛，收敛精度均设置为5％，并打开预测、线性搜索等项以加速收敛。3．2使用阶段箱梁有限元模型3有限元模型分析将使用阶段箱梁有限元模型按9个工况重新加3．1模型计算结果与试验数据对比载，每级荷载为3．33