鋼筋網(wǎng)片不同位置的局壓承載力分析論文
混凝土局部受壓是一種常見的受力現(xiàn)象，大量的存在于工程生產(chǎn)實際中。例如，柱體在結(jié)構(gòu)承重中的不均勻受力，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的錨固端，大體積、大跨度結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力張拉過程，基礎(chǔ)承受的柱體或墻體的壓力等等，每年由于混凝土局壓問題產(chǎn)生的安全事故層出不窮。出于結(jié)構(gòu)安全與施工成本的考慮，本文模擬在試件混凝土的不同位置植入不同直徑的鋼筋網(wǎng)片組增加強(qiáng)度，模擬出試塊的破壞機(jī)理，以抵抗這種局壓破壞的產(chǎn)生。通過進(jìn)行與素混凝土試塊的理論模擬的對比，得出最佳的鋼筋網(wǎng)片的布置形式，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)與安全共贏的新途徑。
1素混凝土的局壓模擬
1.1試塊設(shè)計
局部受壓，就是指構(gòu)件受力表面僅有部分面積承受壓力的受力狀態(tài)。為了實現(xiàn)這一受力狀態(tài)，本文采用Ansys有限元軟件模擬，采用C30混凝土，取彈性模量為13585N/mm2，泊松比為0.2，斷面為500mm X 500mm;高度為800mm;局壓面取100mm X 100mm，受力形式為中心軸向受壓，受力形式為均布荷載。為增加模擬的準(zhǔn)確性，首先進(jìn)行素混凝土的模擬，以獲取局壓直接作用在素混凝土?xí)r的極限承載力。
1.2素混凝土的模擬結(jié)果
通過對素混凝土的ansys模擬，我們得出素混凝土試塊在局壓作用下的極限承載力為39.2N/mm2的具體裂縫形式和云圖。由圖可分析出素混凝土在局壓作用下，產(chǎn)生一條豎向貫穿裂縫;外邊緣混凝土，即局壓四周的混凝土并沒有完全參與工作就已被裂縫貫穿。
2素混凝土內(nèi)植入鋼筋網(wǎng)片的模擬結(jié)果
為提高局壓承載力，在試塊中植入鋼筋網(wǎng)片。模擬方式采用ANSYS分離法建模，采用素混凝土相同的混凝土本構(gòu)關(guān)系，鋼筋的`取彈性模量為200000N/mm2，泊松比為0.3。實驗?zāi)M過程中，混凝土試塊中裂縫開展被大幅度限制。為了尋找最優(yōu)的鋼筋網(wǎng)片植入位置，在素混凝土內(nèi)距柱頂0mm，50mm, 100mm,150mm, 200mm, 250mm處植入,形式的直徑為4mm的鋼筋網(wǎng)片5片，植入的鋼筋網(wǎng)片的問距為50mm .設(shè)置結(jié)束后開始模擬計算，求出極限荷載，然后將5片鋼筋網(wǎng)片整體向下平移50mm，重復(fù)累加平移并模擬計算，最后模擬出鋼筋網(wǎng)片位置與極限承載力的曲線關(guān)系，然后輪次更換鋼筋網(wǎng)片直徑為6mm; 8mm重復(fù)模擬。做出整體模擬曲線。由于ansys裂縫開展圖形模糊，用cad模擬繪制如下，其中在鋼筋網(wǎng)片距頂部為0mm;50mm時的試塊裂縫情況如圖80距頂部為100mm;150mm的試塊裂縫情況。90距頂部為200mm;250mm的裂縫開展與素混凝土裂縫開展相似。
3結(jié)論與展望
通過簡單的闡述，我們可以得出:
(1)在局壓素混凝土試塊中植入鋼筋網(wǎng)片組可以大幅度提高其極限承載力，不同直徑的鋼筋網(wǎng)片組發(fā)揮的效力也不盡相同;
(2)由裂縫開展情況可知，當(dāng)鋼筋網(wǎng)片距局壓位置越近對承載力的提升越大，越遠(yuǎn)承載力的越小;從裂縫中觀察，在距頂部距離為100mm與150mm時承載力的降低是由于上部局壓部位混凝土被壓潰產(chǎn)生的，對比距頂部距離為0mm與50mm的承載力可以知道，此時的鋼筋網(wǎng)片的功能沒有完全發(fā)揮。
(3)有曲線圖可知，隨著鋼筋網(wǎng)片組位置的下移，混凝土試塊的極限承載力呈非線性降低，其中鋼筋網(wǎng)片組越靠近上部對極限承載力的提高最大。上部的鋼筋網(wǎng)片組受力充分，對承載力的提高起到很大作用，隨著位置的降低鋼筋網(wǎng)片的工作效力逐漸降低，在距素混凝土上邊緣300mm以下的鋼筋網(wǎng)片組基本不起作用，承載力情況與素混凝土相當(dāng)，對承載力的提高沒有任何幫助。
在考慮到混凝土構(gòu)件的局壓受力設(shè)計中，如果不知鋼筋網(wǎng)片，其中鋼筋網(wǎng)片的位置盡量貼近局壓受力位置，位置越緊效果越明顯，如果施工上有困難，要將鋼筋網(wǎng)片適當(dāng)遠(yuǎn)離承載力位置，可以將鋼筋網(wǎng)片的鋼筋直徑適當(dāng)調(diào)小，以滿足經(jīng)濟(jì)效益，但鋼筋網(wǎng)片的位置不宜調(diào)的過遠(yuǎn)，鋼筋網(wǎng)片的直徑也不宜調(diào)的過小，防止混凝土被壓潰，鋼筋網(wǎng)片過早屈服，導(dǎo)致鋼筋網(wǎng)片失去效應(yīng)。
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