基于ansys的預(yù)應(yīng)力混凝土材料非線性求解

1、基于基于ansys的預(yù)應(yīng)力混凝土材料的預(yù)應(yīng)力混凝土材料非線性求解非線性求解匯報(bào)人：邱衍堅(jiān)導(dǎo) 師：胡峰強(qiáng)副教授 南昌大學(xué)建筑與土木工程 2014年6月匯匯報(bào)報(bào)提提綱綱1.1.概述概述2.2.模型建立模型建立3.3.網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分4.4.施加約束條件施加約束條件5.5.非線性求解控制非線性求解控制6.6.求解及后處理求解及后處理Part 11. 概述概述1.1 ansys分析功能分析功能 Ansys軟件可進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、熱分析、流體分析、電軟件可進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、熱分析、流體分析、電磁場分析、耦合場分析磁場分析、耦合場分析1.2 ansys非線性分析非線性分析 非線性分析包括幾何非線性、材料非線性、接

2、觸非線性分析包括幾何非線性、材料非線性、接觸非線性和單元非線性分析。非線性和單元非線性分析。 本次講解的主要是材料非線性分析，它包括彈塑本次講解的主要是材料非線性分析，它包括彈塑性分析，蠕變分析，超彈性分析性分析，蠕變分析，超彈性分析 。當(dāng)應(yīng)力低于比例極。當(dāng)應(yīng)力低于比例極限，應(yīng)力應(yīng)變是線性的；應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度，應(yīng)力限，應(yīng)力應(yīng)變是線性的；應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度，應(yīng)力應(yīng)變曲線表現(xiàn)為非線性，這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生塑性行為，即應(yīng)變曲線表現(xiàn)為非線性，這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生塑性行為，即卸載后，變形不能完全恢復(fù)，殘留的部分變形就是塑卸載后，變形不能完全恢復(fù)，殘留的部分變形就是塑性變形了。性變形了。2.1 ansys建模方法建模方法P

3、art 12. 模型建立模型建立 Ansys建模方法：直接建模、幾何建模、混合建模。建模方法：直接建模、幾何建模、混合建模。直接建模直接建模：直接建立有限元模型，即直接建立節(jié)點(diǎn)，由：直接建立有限元模型，即直接建立節(jié)點(diǎn)，由節(jié)點(diǎn)組成單元，從而構(gòu)成目標(biāo)模型。不用網(wǎng)格劃分。適節(jié)點(diǎn)組成單元，從而構(gòu)成目標(biāo)模型。不用網(wǎng)格劃分。適用于簡單構(gòu)件和桁架結(jié)構(gòu)建模。用于簡單構(gòu)件和桁架結(jié)構(gòu)建模。幾何建模幾何建模：先建立幾何模型，即由點(diǎn)、線、面、體構(gòu)成：先建立幾何模型，即由點(diǎn)、線、面、體構(gòu)成幾何模型，再經(jīng)過網(wǎng)格劃分，轉(zhuǎn)變成有限元模型。幾何模型，再經(jīng)過網(wǎng)格劃分，轉(zhuǎn)變成有限元模型。混合建?；旌辖＃涸谏捎邢拊Ｐ秃螅俳?/p>

4、少量的單元，：在生成有限元模型后，再建立少量的單元，如接觸單元、表面效應(yīng)單元、約束方程、耦合自由度等。如接觸單元、表面效應(yīng)單元、約束方程、耦合自由度等。 結(jié)合某預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁橋結(jié)合某預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁橋0#塊，主要塊，主要介紹介紹幾何建模和混合建模。幾何建模和混合建模。2.2 0#2.2 0#塊圖紙塊圖紙 考慮考慮圣維圣維南原理南原理，需建，需建立立0#0#塊和附近塊和附近區(qū)域塊體。區(qū)域塊體。 還有要建還有要建立縱向、橫向、立縱向、橫向、豎向預(yù)應(yīng)力鋼豎向預(yù)應(yīng)力鋼束模型。束模型。 2.3 2.3 建立幾何模型建立幾何模型 先建立關(guān)鍵點(diǎn)先建立關(guān)鍵點(diǎn), ,命令流：命令流：K,NP

5、T,X,Y,Z 再由關(guān)鍵點(diǎn)連成線、面、體，命令流：再由關(guān)鍵點(diǎn)連成線、面、體，命令流：L，P1，P2，NDIV，SPACE，XV1，YV1，ZV1，XV2，YV2，ZV2 A，P1，P2，P17，P18 V，P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8 創(chuàng)建好整體幾何模型之后，還有一些細(xì)部構(gòu)件需要?jiǎng)?chuàng)建好整體幾何模型之后，還有一些細(xì)部構(gòu)件需要建立，此時(shí)用到布爾操作，即相加、相減、切割、取交建立，此時(shí)用到布爾操作，即相加、相減、切割、取交集、取并集、粘結(jié)等操作。集、取并集、粘結(jié)等操作。 對于對稱構(gòu)件或相同構(gòu)件，復(fù)制命令和鏡像命令：對于對稱構(gòu)件或相同構(gòu)件，復(fù)制命令和鏡像命令：KGEN,itime,N

6、p1,Np2,Ninc,Dx,Dy,Dz,kinc,noelem,imove 【注注】Itime：拷貝份數(shù)：拷貝份數(shù) ；Np1,Np2,Ninc：所選關(guān)鍵點(diǎn)：所選關(guān)鍵點(diǎn) ；Dx,Dy,Dz：偏移：偏移坐標(biāo)坐標(biāo) ；Kinc：每份之間節(jié)點(diǎn)號(hào)增量。：每份之間節(jié)點(diǎn)號(hào)增量。KSYMM,Ncomp,NP1,NP2,NINC,KINC,NOELEM,IMOVE 【注注】Ncomp:需鏡像的方向元素需鏡像的方向元素 1XYZNo.0 block JUN 14 201420:15:52POINTSTYPE NUM1XYZNo.0 block JUN 14 201420:16:45VOLUMESTYPE NUM1

7、XYZNo.0 block JUN 14 201420:17:16VOLUMESTYPE NUM1XYZNo.0 block JUN 14 201420:23:14VOLUMESTYPE NUM點(diǎn)生成體點(diǎn)生成體鏡像鏡像布爾減法布爾減法 1XYZNo.0 block JUN 14 201420:17:16VOLUMESTYPE NUM1XYZNo.0 block JUN 14 201420:32:06VOLUMESTYPE NUM建立部分橋墩建立部分橋墩VGLUEVGLUE命令使命令使墩梁粘結(jié)墩梁粘結(jié)1XYZAPR 16 201416:01:23ELEMENTS主要有三個(gè)步驟：主要有三個(gè)步驟：（

8、1）定義單元屬性定義單元屬性：單元類型、實(shí)常數(shù)、材料特性、：單元類型、實(shí)常數(shù)、材料特性、單元坐標(biāo)系、截面號(hào)等。單元坐標(biāo)系、截面號(hào)等。Part 13. 網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分（2 2）定義網(wǎng)格控制選項(xiàng)定義網(wǎng)格控制選項(xiàng)：網(wǎng)格大小、數(shù)量。網(wǎng)格劃分：網(wǎng)格大小、數(shù)量。網(wǎng)格劃分太小，計(jì)算時(shí)間增加；劃分太粗，計(jì)算精度不足。太小，計(jì)算時(shí)間增加；劃分太粗，計(jì)算精度不足。（3 3）生成網(wǎng)格生成網(wǎng)格：即產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)與單元，生成有限元模型。：即產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)與單元，生成有限元模型。生成的單元形狀可以自己控制，有三角形、四邊形、生成的單元形狀可以自己控制，有三角形、四邊形、四面體四面體、六面體六面體以及以及等參單元等參單元等。等。3.

9、1 定義單元屬性定義單元屬性 3.1.1 單元類型單元類型 （1 1）單元類別單元類別：桿單元（：桿單元（link）、梁單元（）、梁單元（beam）、）、管單元（管單元（pipe）、）、2D實(shí)體單元（實(shí)體單元（plane）、）、3D實(shí)體單元實(shí)體單元（solid）等。）等。 根據(jù)結(jié)構(gòu)分析的目的和精度要求，對照各單元的特性，根據(jù)結(jié)構(gòu)分析的目的和精度要求，對照各單元的特性，選擇合適單元。選擇合適單元。（2 2）定義單元類型定義單元類型：ET，ITYPE，Ename，KOPT1，KOPT6，INOPR【注注】KOPT1KOPT6為元素特性編碼，例如為元素特性編碼，例如BEAM3的的KOPT6=1時(shí)，時(shí)

10、，表示分析后的結(jié)果可輸出節(jié)點(diǎn)的力或力矩。表示分析后的結(jié)果可輸出節(jié)點(diǎn)的力或力矩。 可通過可通過Keyopt單獨(dú)設(shè)置。單獨(dú)設(shè)置。INOPR為為1時(shí)，不輸出該類單元的所有結(jié)果。時(shí)，不輸出該類單元的所有結(jié)果。本例中：本例中：et,1,solid65 !混凝土混凝土 keyopt,1,1,1 !不考慮大變形不考慮大變形 keyopt,1,7,1 !考慮應(yīng)力松馳，有助于計(jì)算收斂考慮應(yīng)力松馳，有助于計(jì)算收斂 et,2,link8 !預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋也可寫作也可寫作et,1,65 $ et,2,8;即類別前綴可以省略，僅使用單元編號(hào)。即類別前綴可以省略，僅使用單元編號(hào)。（3 3）刪除單元類型刪除單元類型：

11、ETDELE,ITYP1,ITYP2,INC !ETDELE,ITYP1,ITYP2,INC !單元類型編號(hào)范圍及增量單元類型編號(hào)范圍及增量（4 4）改變單元類型改變單元類型：ETCHG,CNV !CNVETCHG,CNV !CNV轉(zhuǎn)換到相應(yīng)單元類型參數(shù)，轉(zhuǎn)換到相應(yīng)單元類型參數(shù)，TTSTTS（熱到結(jié)構(gòu)）、（熱到結(jié)構(gòu)）、STTSTT（結(jié)構(gòu)到熱）、（結(jié)構(gòu)到熱）、FTSFTS（流體到結(jié)構(gòu)）（流體到結(jié)構(gòu)）3.1.2 實(shí)常數(shù)實(shí)常數(shù) 一種單元類型可以定義多種實(shí)常數(shù)組，并非所有單元都一種單元類型可以定義多種實(shí)常數(shù)組，并非所有單元都需定義實(shí)常數(shù)。例如需定義實(shí)常數(shù)。例如BEAM3、BEAM4需要定義實(shí)常數(shù)來反需

12、要定義實(shí)常數(shù)來反映截面特性（面積、慣性矩等），映截面特性（面積、慣性矩等），BEAM188、BEAM189只需輸入截面尺寸，會(huì)自動(dòng)計(jì)算截面特性，無需設(shè)實(shí)常數(shù)。只需輸入截面尺寸，會(huì)自動(dòng)計(jì)算截面特性，無需設(shè)實(shí)常數(shù)。 命令流命令流：R，NSET，R1，R2，R3，R4，R5，R6 續(xù)：續(xù)：RMORE，R7，R8，R9，R10，R11，R12本例中：本例中：r,5,3336 !定義縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋面積定義縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋面積 r,6,417 !定義橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋面積定義橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋面積 r,7,491 !定義豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋面積定義豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋面積 3.1.3 材料屬性材料屬性 材料屬性如彈性模量、泊松

13、比、密度等，與單元類型無材料屬性如彈性模量、泊松比、密度等，與單元類型無關(guān)，但大多數(shù)單元需要定義材料屬性以計(jì)算單元?jiǎng)偠?。關(guān)，但大多數(shù)單元需要定義材料屬性以計(jì)算單元?jiǎng)偠取?在在ansys中每一組材料屬性有一個(gè)唯一的材料參考號(hào)。中每一組材料屬性有一個(gè)唯一的材料參考號(hào)。（1 1）定義線性材料屬性定義線性材料屬性： MP,Lab,MAT,C0,C1,C2,C3,C4 LabLab材料性能標(biāo)識(shí)，其值可取：材料性能標(biāo)識(shí)，其值可?。?=EX=EX：彈性模量：彈性模量 $ =ALPX:$ =ALPX:線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù) =CTEX=CTEX：瞬間線膨脹系數(shù)：瞬間線膨脹系數(shù) $ =THSX:$ =THSX:熱

14、應(yīng)變熱應(yīng)變 =REFT:=REFT:參考溫度參考溫度 $ =GXY:$ =GXY:剪切模量剪切模量 =PRXY:=PRXY:主泊松比主泊松比 $ =NUXY:$ =NUXY:次泊松比次泊松比 =DENS:=DENS:質(zhì)量密度質(zhì)量密度 $ =HF:$ =HF:散熱系數(shù)散熱系數(shù) 等等等等 MATMAT材料參考號(hào)材料參考號(hào) C0C4材料屬性值，組成多項(xiàng)式材料屬性值，組成多項(xiàng)式 C0+C1(T)+C2(T)2+C3(T)3+C4(T)4（2 2）激活非線性材料屬性的數(shù)據(jù)表激活非線性材料屬性的數(shù)據(jù)表： TB,Lab,MAT,NTEMP,NPTS,TBOPT,EOSOPT LabLab數(shù)據(jù)表類型，其值可取

15、：數(shù)據(jù)表類型，其值可?。築ISO(BISO(雙線性等向強(qiáng)雙線性等向強(qiáng)化化),MISO(),MISO(多線性等向強(qiáng)化多線性等向強(qiáng)化),NLISO(),NLISO(非線性等向強(qiáng)化非線性等向強(qiáng)化),),ANISO(ANISO(各向異性）各向異性）,BKIN(,BKIN(雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化),MKIN(),MKIN(多線性隨多線性隨動(dòng)強(qiáng)化動(dòng)強(qiáng)化),KINH(),KINH(多線性隨動(dòng)強(qiáng)化多線性隨動(dòng)強(qiáng)化),CHAB(),CHAB(非線性隨動(dòng)強(qiáng)化非線性隨動(dòng)強(qiáng)化), ), CONCR(CONCR(混凝土五參數(shù)破壞準(zhǔn)混凝土五參數(shù)破壞準(zhǔn)) )等等。等等。 MATMAT材料參考號(hào)材料參考號(hào) NTEMPNT

16、EMP設(shè)置欲提供數(shù)據(jù)的不同溫度個(gè)數(shù)，溫度值由設(shè)置欲提供數(shù)據(jù)的不同溫度個(gè)數(shù)，溫度值由TBTEMPTBTEMP定義。定義。 NPTSNPTS給定溫度下的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)，對于大多數(shù)給定溫度下的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)，對于大多數(shù)LabLab此此值已被定義。由值已被定義。由TBDATATBDATA或或TBPTTBPT定義數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)。定義數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)。 EOSOPTEOSOPT指定使用的狀態(tài)模型方程，僅適用于指定使用的狀態(tài)模型方程，僅適用于Lab=Lab=EOSEOS時(shí)的顯式動(dòng)力分析。時(shí)的顯式動(dòng)力分析。 （3 3）定義定義H溫度值溫度值： TBTEMP,TEMP,KMOD TEMPTEMP溫度值，當(dāng)溫度值，當(dāng)KMODKMO

17、D為空時(shí)缺省為為空時(shí)缺省為0 0 KMODKMOD如為空，則如為空，則TEMPTEMP定義一個(gè)新的溫度；如果是整定義一個(gè)新的溫度；如果是整數(shù)數(shù)1-NTEMP1-NTEMP，則修改既有的溫度值，則修改既有的溫度值TEMPTEMP同時(shí)激活該溫度值；同時(shí)激活該溫度值；如果如果KMOD=CRITKMOD=CRIT且且TEMPTEMP為空，則下一命令為空，則下一命令TBDATATBDATA的數(shù)據(jù)為破的數(shù)據(jù)為破壞準(zhǔn)則；如果壞準(zhǔn)則；如果KMOD=STRAINKMOD=STRAIN且且TEMPTEMP為空，則為為空，則為MKINMKIN材料性質(zhì)材料性質(zhì)的應(yīng)變數(shù)據(jù)。的應(yīng)變數(shù)據(jù)。（4 4）定義定義TB數(shù)據(jù)表中的數(shù)

18、據(jù)數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)： TBDATA,STLOC,C1,C2,C3,C4,C5,C6 STLOCSTLOC輸入數(shù)值在數(shù)據(jù)表中的起始位置，缺省為最輸入數(shù)值在數(shù)據(jù)表中的起始位置，缺省為最后填充值后填充值+1.+1. C1C1C6C6從從STLOCSTLOC開始賦給開始賦給6 6個(gè)位置的數(shù)據(jù)值。個(gè)位置的數(shù)據(jù)值。 MP、 TB、TBTEMP和和TBDATA使用示例使用示例：mp,ex,1,3.55e4 !混凝土彈性模量混凝土彈性模量,單位單位N/mm2,注意重力密度注意重力密度9800N/tmp,prxy,1,0.2 !定義混凝土泊松比定義混凝土泊松比mp,dens,1,2600e-12 !定義混凝土密度

19、定義混凝土密度t/mm3!混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系fc=24.4 !MPaft=2.74 !MPaTB,MISO,1,1,12,0 !塑性材料采用多線性等向強(qiáng)化塑性材料采用多線性等向強(qiáng)化TBTEMP,0 !定義溫度值定義溫度值tbpt,0.0001,3.55 $ tbpt,0.0002,fc*0.19 $ tbpt,0.0004,fc*0.36tbpt,0.0006,fc*0.51 $ tbpt,0.0008,fc*0.64 $ tbpt,0.001,fc*0.75tbpt,0.0012,fc*0.84 $ tbpt,0.0014,fc*0.91 $ tbpt,0.0016,fc*

20、0.96tbpt,0.0018,fc*0.99 $ tbpt,0.002,fc $ tbpt,0.0033,fc*0.85TBPLOT,1 !繪制該應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線繪制該應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線TB,CONC,1,1,9TBDATA,0.4,0.9,ft,-1, !不考慮壓碎不考慮壓碎tb,biso,2,1,2, !普通鋼筋應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，采用普通鋼筋應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，采用BISO雙線性等向強(qiáng)化模型雙線性等向強(qiáng)化模型tbdata,335,6100 !定義普通鋼筋屈服強(qiáng)度定義普通鋼筋屈服強(qiáng)度335MP,切線模量切線模量6100MPa 3.1.4 設(shè)置幾何模型的單元屬性設(shè)置幾何模型的單元屬性 賦予幾何模型單元屬

21、性：賦予幾何模型單元屬性：KATT、LATT、AATT、VATT（1 1）設(shè)置關(guān)鍵點(diǎn)單元屬性設(shè)置關(guān)鍵點(diǎn)單元屬性 KATT,MAT,REAL,TYPE,ESYS MAT,REAL,TYPE,ESYS MAT,REAL,TYPE,ESYS分別為材料號(hào)、實(shí)常數(shù)號(hào)、單分別為材料號(hào)、實(shí)常數(shù)號(hào)、單元類型號(hào)、坐標(biāo)系編號(hào)元類型號(hào)、坐標(biāo)系編號(hào) 設(shè)置面、體單元屬性相同。設(shè)置面、體單元屬性相同。例如：例如：VATT,2,3,1 !將材料號(hào)將材料號(hào)2，實(shí)常數(shù)，實(shí)常數(shù)3，單元類型，單元類型1賦予需要?jiǎng)澐仲x予需要?jiǎng)澐志W(wǎng)格的體。網(wǎng)格的體。（2 2）設(shè)置線的單元屬性設(shè)置線的單元屬性 LATT,MAT,REAL,TYPE,-,

22、KB,KE,SECNUM MAT,REAL,TYPE MAT,REAL,TYPE同同KATTKATT中的參數(shù)中的參數(shù) KB,KEKB,KE線始端和末端的方位關(guān)鍵點(diǎn)。線始端和末端的方位關(guān)鍵點(diǎn)。AnsysAnsys在對梁劃在對梁劃分網(wǎng)格時(shí)，使用方位關(guān)鍵點(diǎn)確定梁截面的方向。分網(wǎng)格時(shí)，使用方位關(guān)鍵點(diǎn)確定梁截面的方向。3.2 網(wǎng)格劃分控制網(wǎng)格劃分控制 3.2.1 單元形狀控制及網(wǎng)格類型選擇單元形狀控制及網(wǎng)格類型選擇 （1 1）單元形狀控制單元形狀控制 MSHAPE,KEY,Dimension KEY劃分網(wǎng)格的單元形狀參數(shù)，其值可?。簞澐志W(wǎng)格的單元形狀參數(shù)，其值可?。?=0：如果：如果Dimension=

23、2D，用四邊形單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格，用四邊形單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格 如果如果Dimension=3D，用六面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格，用六面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格 =1：如果：如果Dimension=2D，用三角形單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格，用三角形單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格 如果如果Dimension=3D，用四面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格，用四面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格 （2 2）網(wǎng)格類型選擇網(wǎng)格類型選擇 MSHKEY,KEY KEY網(wǎng)格類型參數(shù)，其值可?。壕W(wǎng)格類型參數(shù)，其值可?。?=0（或缺?。鹤杂删W(wǎng)格劃分（或缺?。鹤杂删W(wǎng)格劃分 =1：映射網(wǎng)格劃分：映射網(wǎng)格劃分 =2：如果可能，則采用映射網(wǎng)格劃分，否則采用：如果可能，則采用映射網(wǎng)格劃分，否則采用自由網(wǎng)格劃分。自由網(wǎng)格

24、劃分。 ansys支持的單元形狀和網(wǎng)格劃分類型組合支持的單元形狀和網(wǎng)格劃分類型組合 單元形狀單元形狀自由網(wǎng)格劃分自由網(wǎng)格劃分映射網(wǎng)格劃分映射網(wǎng)格劃分若能則映射，否則自由若能則映射，否則自由四邊形四邊形可可可可可可三角形三角形可可可可可可六面體六面體不可不可可可不可不可四面體四面體可可不可不可不可不可 根據(jù)圣維南原理，模型根據(jù)圣維南原理，模型梁段長度應(yīng)取梁段長度應(yīng)取0#0#號(hào)塊截面高號(hào)塊截面高度的度的2-32-3倍倍，本文選擇，本文選擇0#0#號(hào)塊號(hào)塊與兩側(cè)與兩側(cè)1#1#號(hào)塊建立模型，全號(hào)塊建立模型，全長長15.6m15.6m，是梁高（，是梁高（5.6m5.6m）的）的2.782.78倍倍。如右

25、圖所示。如右圖所示。1XYZNo.0 block MAR 17 201420:06:10VOLUMESTYPE NUM1XYZNo.0 block MAR 17 201422:08:33ELEMENTS 頂板、底板、腹板采用頂板、底板、腹板采用掃略網(wǎng)格劃分，橫隔板采用掃略網(wǎng)格劃分，橫隔板采用映射網(wǎng)格劃分，單元尺寸控映射網(wǎng)格劃分，單元尺寸控制為制為0.3m0.3m。預(yù)應(yīng)力筋單元尺。預(yù)應(yīng)力筋單元尺寸控制為寸控制為0.2m0.2m。如右圖所示。如右圖所示。 預(yù)應(yīng)力模擬采用預(yù)應(yīng)力模擬采用實(shí)體力筋法實(shí)體力筋法，預(yù)應(yīng)力的施加采用，預(yù)應(yīng)力的施加采用降溫法降溫法，考慮沿程預(yù)應(yīng)力損失考慮沿程預(yù)應(yīng)力損失，預(yù)應(yīng)力筋

26、單元與混凝土單元通過，預(yù)應(yīng)力筋單元與混凝土單元通過約束約束方程方程連接在一起。連接在一起。1XYZAPR 16 201416:01:23ELEMENTS1XYZNo.0 block 927.39944.049960.708977.367994.02610111027104410611077MAY 17 201415:25:35LINE STRESSSTEP=1SUB =1TIME=1SIGS SIGSMIN =927.39ELEM=427MAX =1077ELEM=1 支座位置約束條件：支座位置約束條件：懸臂施工階段墩梁通過普通鋼筋臨懸臂施工階段墩梁通過普通鋼筋臨時(shí)固結(jié)，建模時(shí)將橫隔板對應(yīng)的底

27、板最下層節(jié)點(diǎn)固結(jié)住。時(shí)固結(jié)，建模時(shí)將橫隔板對應(yīng)的底板最下層節(jié)點(diǎn)固結(jié)住。 1#1#號(hào)塊外截面約束條件號(hào)塊外截面約束條件：先用橋梁博士對全橋進(jìn)行整體先用橋梁博士對全橋進(jìn)行整體分析計(jì)算，得出各施工階段在分析計(jì)算，得出各施工階段在1#1#號(hào)塊外截面產(chǎn)生的彎矩、軸號(hào)塊外截面產(chǎn)生的彎矩、軸力和剪力。然后用力和剪力。然后用mass21mass21單元單元在截面形心位置處建立節(jié)點(diǎn)，在截面形心位置處建立節(jié)點(diǎn)，使用使用CERIGCERIG命令將該節(jié)點(diǎn)與周圍命令將該節(jié)點(diǎn)與周圍截面節(jié)點(diǎn)形成剛域，將截面彎截面節(jié)點(diǎn)形成剛域，將截面彎矩、軸力和剪力直接施加到形矩、軸力和剪力直接施加到形心節(jié)點(diǎn)上。心節(jié)點(diǎn)上。 1XYZNo.0

28、 block FEB 25 201420:26:22NODESFMCE荷載工況如下表所示。荷載工況如下表所示。3.2 正常施工階段正常施工階段0#號(hào)塊空間彈性應(yīng)力分布號(hào)塊空間彈性應(yīng)力分布3.2.1 主拉應(yīng)力分布主拉應(yīng)力分布2#2#張拉完張拉完6#6#張拉完張拉完11#11#張拉完張拉完邊跨合龍張拉完邊跨合龍張拉完除橫隔板上部，基除橫隔板上部，基本受壓；本受壓；截面突變截面突變位置以及翼板根部位置以及翼板根部出現(xiàn)主拉應(yīng)力出現(xiàn)主拉應(yīng)力。中跨合龍張拉完中跨合龍張拉完2#2#張拉完張拉完6#6#張拉完張拉完11#11#張拉完張拉完邊跨合龍張拉完邊跨合龍張拉完中跨合龍張拉完中跨合龍張拉完3.2.2 主壓

29、應(yīng)力分布主壓應(yīng)力分布主壓應(yīng)力隨懸臂長主壓應(yīng)力隨懸臂長度增大，度增大，11#11#張拉張拉完最大，完最大，22.5MPa22.5MPa標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，位標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，位于頂板內(nèi)側(cè)倒角位于頂板內(nèi)側(cè)倒角位置。置。縱向正應(yīng)力與主壓應(yīng)力分布基本一致?？v向正應(yīng)力與主壓應(yīng)力分布基本一致。3.2.3 橫隔板應(yīng)力分布橫隔板應(yīng)力分布 懸臂施工階段橫隔板上應(yīng)力發(fā)展趨勢一致，頂部所受主懸臂施工階段橫隔板上應(yīng)力發(fā)展趨勢一致，頂部所受主拉應(yīng)力最大，然后往下遞減，下緣受到較小的壓應(yīng)力。拉應(yīng)拉應(yīng)力最大，然后往下遞減，下緣受到較小的壓應(yīng)力。拉應(yīng)力隨著懸臂長度的增加而增大，力隨著懸臂長度的增加而增大，11#張拉完時(shí)應(yīng)力分布如下：張

30、拉完時(shí)應(yīng)力分布如下：主主拉拉應(yīng)應(yīng)力力豎豎向向正正應(yīng)應(yīng)力力橫橫向向正正應(yīng)應(yīng)力力 主拉應(yīng)力在頂緣最大，為主拉應(yīng)力在頂緣最大，為5.542MPa5.542MPa。豎向正應(yīng)力頂緣最大，。豎向正應(yīng)力頂緣最大，為為5.536MPa5.536MPa；大于抗拉極限強(qiáng)度大于抗拉極限強(qiáng)度3.15MPa3.15MPa。橫向正應(yīng)力在上緣。橫向正應(yīng)力在上緣靠近腹板位置最大，為靠近腹板位置最大，為2.31MPa2.31MPa。3.2.4 縱向應(yīng)力沿橫向分布縱向應(yīng)力沿橫向分布 支座正中截面頂緣支座正中截面頂緣0#與與1#相交截面頂緣相交截面頂緣正剪正剪力滯力滯效應(yīng)效應(yīng)負(fù)剪負(fù)剪力滯力滯效應(yīng)效應(yīng)3.3 掛籃失穩(wěn)階段掛籃失穩(wěn)階段

31、0#號(hào)塊空間彈性應(yīng)力分布號(hào)塊空間彈性應(yīng)力分布 3.3.1 主拉應(yīng)力分布主拉應(yīng)力分布 掛籃失穩(wěn)發(fā)生在懸臂施工各個(gè)階段時(shí)，主拉應(yīng)力分布趨掛籃失穩(wěn)發(fā)生在懸臂施工各個(gè)階段時(shí)，主拉應(yīng)力分布趨勢基本相同。在截面突變位置出現(xiàn)主拉應(yīng)力，失穩(wěn)一側(cè)主拉勢基本相同。在截面突變位置出現(xiàn)主拉應(yīng)力，失穩(wěn)一側(cè)主拉應(yīng)力大于正常一側(cè)。最大懸臂階段發(fā)生失穩(wěn)最為危險(xiǎn)，左側(cè)應(yīng)力大于正常一側(cè)。最大懸臂階段發(fā)生失穩(wěn)最為危險(xiǎn)，左側(cè)最大主拉應(yīng)力為最大主拉應(yīng)力為6.62MPa6.62MPa，位于過人橫洞下緣倒角處，位于過人橫洞下緣倒角處，遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度（標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度（2.74MPa2.74MPa）。）。2#2#澆筑時(shí)失穩(wěn)澆筑時(shí)失穩(wěn)6

32、#6#澆筑時(shí)失穩(wěn)澆筑時(shí)失穩(wěn)11#11#澆筑時(shí)失穩(wěn)澆筑時(shí)失穩(wěn)3.3.2 主壓應(yīng)力分布主壓應(yīng)力分布2#2#澆筑時(shí)失穩(wěn)澆筑時(shí)失穩(wěn)6#6#澆筑時(shí)失穩(wěn)澆筑時(shí)失穩(wěn)11#11#澆筑時(shí)失穩(wěn)澆筑時(shí)失穩(wěn) 掛籃失穩(wěn)發(fā)生在懸臂施工各個(gè)階段時(shí)，主壓應(yīng)力分布趨掛籃失穩(wěn)發(fā)生在懸臂施工各個(gè)階段時(shí)，主壓應(yīng)力分布趨勢基本相同。失穩(wěn)一側(cè)下緣主壓應(yīng)力小于正常一側(cè)，但是上勢基本相同。失穩(wěn)一側(cè)下緣主壓應(yīng)力小于正常一側(cè)，但是上緣主壓應(yīng)力大于正常一側(cè)。頂板內(nèi)側(cè)靠近橫隔板倒角處主壓緣主壓應(yīng)力大于正常一側(cè)。頂板內(nèi)側(cè)靠近橫隔板倒角處主壓應(yīng)力最大應(yīng)力最大 ，最大懸臂階段失穩(wěn)時(shí)為，最大懸臂階段失穩(wěn)時(shí)為21.46MPa21.46MPa，小于標(biāo)準(zhǔn)抗壓小于

33、標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度。強(qiáng)度。左側(cè)掛籃失穩(wěn)與正常施工階段相比，對左側(cè)掛籃失穩(wěn)與正常施工階段相比，對0#0#號(hào)塊主壓應(yīng)號(hào)塊主壓應(yīng)力影響相差不大。力影響相差不大。 位置位置大大 小小 比比 較較頂板外側(cè)頂板外側(cè)主拉應(yīng)力大小與分布相差不大主拉應(yīng)力大小與分布相差不大 ，最大主壓應(yīng)力大小與分布區(qū)域也，最大主壓應(yīng)力大小與分布區(qū)域也相差不大，基本受壓相差不大，基本受壓頂板內(nèi)側(cè)頂板內(nèi)側(cè)主拉應(yīng)力在隔板倒角位置為主拉應(yīng)力在隔板倒角位置為4.37MPa，比正常階段大，比正常階段大2.02MPa，極容易開裂。最大主壓應(yīng)力有所減小。極容易開裂。最大主壓應(yīng)力有所減小。腹板外側(cè)腹板外側(cè)最大主拉應(yīng)力比正常施工時(shí)增加了最大主拉應(yīng)力比正常

34、施工時(shí)增加了1.3MPa。主壓應(yīng)力相差不大。主壓應(yīng)力相差不大腹板內(nèi)側(cè)腹板內(nèi)側(cè)左下側(cè)位置出現(xiàn)左下側(cè)位置出現(xiàn)4.24Mpa主拉應(yīng)力，正常時(shí)該處不出現(xiàn)主拉應(yīng)力。主拉應(yīng)力，正常時(shí)該處不出現(xiàn)主拉應(yīng)力。主壓應(yīng)力相差不大。主壓應(yīng)力相差不大。底板外側(cè)底板外側(cè)維修孔邊緣主拉應(yīng)力維修孔邊緣主拉應(yīng)力1.58MPa，比正常施工大，比正常施工大0.38MPa。主壓應(yīng)。主壓應(yīng)力相差不大力相差不大底板內(nèi)側(cè)底板內(nèi)側(cè)較大主拉應(yīng)力出現(xiàn)在左側(cè)與腹板、橫隔板相交位置，較大主拉應(yīng)力出現(xiàn)在左側(cè)與腹板、橫隔板相交位置，1.58MPa，正常施工時(shí)該處無主拉應(yīng)力。最大主壓應(yīng)力比正常時(shí)大正常施工時(shí)該處無主拉應(yīng)力。最大主壓應(yīng)力比正常時(shí)大1MPa橫

35、隔板左側(cè)橫隔板左側(cè)左側(cè)下部最大主拉應(yīng)力左側(cè)下部最大主拉應(yīng)力6.62MPa，比正常階段大，比正常階段大6MPa左右。主左右。主壓應(yīng)力相差不大壓應(yīng)力相差不大橫隔板右側(cè)橫隔板右側(cè)右側(cè)最大主拉應(yīng)力比正常施工時(shí)減小約右側(cè)最大主拉應(yīng)力比正常施工時(shí)減小約1.7MPa，主壓應(yīng)力在過，主壓應(yīng)力在過人橫洞下緣出現(xiàn)應(yīng)力集中人橫洞下緣出現(xiàn)應(yīng)力集中3.3.3 掛籃失穩(wěn)與正常施工階段結(jié)果比對掛籃失穩(wěn)與正常施工階段結(jié)果比對Part 14. 0#號(hào)塊空間彈塑性分析號(hào)塊空間彈塑性分析單軸狀態(tài)混凝土應(yīng)力單軸狀態(tài)混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線011ncccf001 0.15nccccuf4.1 4.1 材料參數(shù)材料參數(shù)4.1.1 4.

36、1.1 混凝土材料混凝土材料上升段：上升段：下降段：下降段：不考慮壓碎。最大懸臂不考慮壓碎。最大懸臂階段極限主拉階段極限主拉2.74MPa2.74MPa，運(yùn)營階段極限主拉橫隔運(yùn)營階段極限主拉橫隔板板2.74MPa2.74MPa，其他部位，其他部位1.1MPa1.1MPa。4.1.2 4.1.2 鋼筋材料鋼筋材料 模型中絕大多數(shù)鋼筋直模型中絕大多數(shù)鋼筋直徑大于徑大于12mm12mm，故設(shè)定鋼筋彈故設(shè)定鋼筋彈性模量性模量2.02.010105 5MPaMPa，泊松，泊松比比0.30.3，屈服強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度335MPa335MPa，切線模量切線模量6100MPa6100MPa。應(yīng)力應(yīng)。應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系采

37、用變關(guān)系采用BISOBISO雙線性等向雙線性等向強(qiáng)化模型。強(qiáng)化模型。 預(yù)應(yīng)力鋼筋材料屬性同預(yù)應(yīng)力鋼筋材料屬性同3.13.1表中所示。表中所示。 普通鋼筋材料屬性：普通鋼筋材料屬性： d12mm HRB335d12mm HRB335熱軋螺紋鋼筋熱軋螺紋鋼筋 d12mmd12mm、預(yù)應(yīng)力錨下螺旋鋼筋、預(yù)應(yīng)力錨下螺旋鋼筋 R235R235鋼筋鋼筋 4.2 4.2 模型建立模型建立 采用采用solid65單元模擬混凝土，普通鋼筋以配筋率的形單元模擬混凝土，普通鋼筋以配筋率的形式彌散于混凝土單元。配筋率如下表所示。式彌散于混凝土單元。配筋率如下表所示。4.3 4.3 邊界約束條件邊界約束條件 最大懸臂階

38、段：最大懸臂階段：將將0#號(hào)塊箱梁橫隔板對應(yīng)的底板最下層號(hào)塊箱梁橫隔板對應(yīng)的底板最下層節(jié)點(diǎn)完全固結(jié)住。節(jié)點(diǎn)完全固結(jié)住。 運(yùn)營階段：運(yùn)營階段：邊界約束條件如下圖所示。邊跨邊界約束條件如下圖所示。邊跨0#0#號(hào)塊支座號(hào)塊支座位置一側(cè)布置豎向和橫向約束、另一側(cè)只布置豎向約束，位置一側(cè)布置豎向和橫向約束、另一側(cè)只布置豎向約束，1 1、4 4、5 5號(hào)墩支座位置布置豎向和橫向約束，號(hào)墩支座位置布置豎向和橫向約束，3 3號(hào)墩布置三向固號(hào)墩布置三向固定約束。定約束。1XYZ0#_block elastic-plastic analysis MAY 10 201415:42:06ELEMENTSUCE4.4

39、4.4 工況荷載工況荷載 最大懸臂階段與彈性分析時(shí)相同。運(yùn)營階段考慮四種工最大懸臂階段與彈性分析時(shí)相同。運(yùn)營階段考慮四種工況荷載。況荷載。荷載組合1#號(hào)塊外截面內(nèi)力位置軸力/KN剪力/KN彎矩/KNm短期效應(yīng)最大彎矩組合左側(cè)1.75105-1.231049.43104右側(cè)1.75105-1.271049.76104標(biāo)準(zhǔn)最大彎矩組合左側(cè)1.75105-1.2210410.2104右側(cè)1.75105-1.2610410.5104短期效應(yīng)最大剪力組合左側(cè)1.75105-1.211049.37104右側(cè)1.75105-1.261049.74104標(biāo)準(zhǔn)最大剪力組合左側(cè)1.75105-1.1910410.

40、1104右側(cè)1.75105-1.2410410.51044.5 4.5 收斂控制收斂控制本論文考慮：本論文考慮：1、應(yīng)力松弛、應(yīng)力松弛2、盡量采用六面體單元、盡量采用六面體單元3、子步數(shù)、子步數(shù)1004、每個(gè)荷載子步迭代次數(shù)、每個(gè)荷載子步迭代次數(shù)50次次5、采用力的收斂、精度采用力的收斂、精度0.016、關(guān)閉混凝土壓碎選項(xiàng)、關(guān)閉混凝土壓碎選項(xiàng)7、非線性求解器、非線性求解器 稀疏矩陣直稀疏矩陣直 接法接法 8、分子步加載時(shí)，采用線性遞增、分子步加載時(shí)，采用線性遞增 荷載荷載 非線性收斂控制很非線性收斂控制很難一蹴而就，需不難一蹴而就，需不斷試算和借鑒他人斷試算和借鑒他人經(jīng)驗(yàn)，它山之石可經(jīng)驗(yàn)，它山

41、之石可以攻玉哦以攻玉哦4.6 4.6 結(jié)果分析結(jié)果分析 選取應(yīng)力點(diǎn)如下：選取應(yīng)力點(diǎn)如下：截面突變處具有代表性的位置點(diǎn)截面突變處具有代表性的位置點(diǎn)4.6.1 4.6.1 最大懸臂施工階段最大懸臂施工階段以上各點(diǎn)應(yīng)力以上各點(diǎn)應(yīng)力- -應(yīng)變曲線：應(yīng)變曲線：10.2.4.6.811.21.41.61.82sigx-1(mpa)0.81.62.43.244.85.66.47.28strain-1(x10*-5) APR 6 201415:29:39POST26910.05.1.15.2.25.3.35.4.45.5sigx-1(mpa)0.2.4.6.811.21.41.61.82strain-1(x1

42、0*-5) POST2691#1#號(hào)點(diǎn)主拉號(hào)點(diǎn)主拉2#2#號(hào)點(diǎn)主拉號(hào)點(diǎn)主拉1-.5-.45-.4-.35-.3-.25-.2-.15-.1-.050sigx-1(mpa)0.125.25.375.5.625.75.87511.1251.25strain-1(x10*-4) APR 6 201418:34:45POST2693#3#號(hào)點(diǎn)主拉號(hào)點(diǎn)主拉10.81.62.43.244.85.66.47.28sigx-1(mpa)0.4.81.21.622.42.83.23.64strain-1(x10*-4) APR 6 201418:49:25POST2693#3#號(hào)點(diǎn)主壓號(hào)點(diǎn)主壓10.25.5.7

43、511.251.51.7522.252.5sigx-1(mpa)0.2.4.6.811.21.41.61.82strain-1(x10*-4) APR 6 201419:23:24POST2694#4#號(hào)點(diǎn)主拉號(hào)點(diǎn)主拉10.04.08.12.16.2.24.28.32.36.4sigx-1(mpa)0.1.2.3.4.5.6.7.8.91strain-1(x10*-5) APR 6 201419:49:15POST2695#5#號(hào)點(diǎn)主拉號(hào)點(diǎn)主拉10.04.08.12.16.2.24.28.32.36.4sigx-1(mpa)0.81.62.43.244.85.66.47.28strain-1(

44、x10*-6) APR 6 201420:09:45POST2696#6#號(hào)點(diǎn)主拉號(hào)點(diǎn)主拉10.4.81.21.622.42.83.23.64sigx-1(mpa)0.4.81.21.622.42.83.23.64strain-1(x10*-4) APR 6 201420:30:15POST2697#7#號(hào)點(diǎn)主拉號(hào)點(diǎn)主拉10.2.4.6.811.21.41.61.82sigx-1(mpa)0.4.81.21.622.42.83.23.64strain-1(x10*-5) APR 6 201421:10:35POST2698#8#號(hào)點(diǎn)主拉號(hào)點(diǎn)主拉102.557.51012.51517.52022

45、.525sigx-3(mpa)0.1.2.3.4.5.6.7.8.91strain-3(x10*-3) APR 6 201421:21:33POST2699#9#號(hào)點(diǎn)主壓號(hào)點(diǎn)主壓1-.48-.4-.32-.24-.16-.080.08.16.24.32sigx-1(mpa)0.125.25.375.5.625.75.87511.1251.25strain-1(x10*-4) APR 7 201409:20:42POST26910#10#號(hào)點(diǎn)主拉號(hào)點(diǎn)主拉1-1.4-1.2-1-.8-.6-.4-.20.2.4.6sigx-1(mpa)0.125.25.375.5.625.75.87511.125

46、1.25strain-1(x10*-4) APR 7 201410:01:12POST26911#11#號(hào)點(diǎn)主拉號(hào)點(diǎn)主拉橫隔板位置應(yīng)力分布與裂縫分布：橫隔板位置應(yīng)力分布與裂縫分布：1XYZ0#_block elastic-plastic analysis -5.017-4.074-3.131-2.188-1.245-.302671.6401541.5832.5263.469APR 4 201411:23:49NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =29TIME=.555S1 (AVG)DMX =2.803SMN =-5.017SMX =3.4691XYZ0#_block elasti

47、c-plastic analysis -5.225-4.422-3.62-2.817-2.014-1.212-.409083.3935311.1961.999APR 4 201411:15:00NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =30TIME=.575S1 (AVG)DMX =2.919SMN =-5.225SMX =1.9991XYZ0#_block elastic-plastic analysis -7.564-6.461-5.358-4.255-3.152-2.049-.946404.1565921.262.363APR 4 201411:15:42NODAL SOLUTI

48、ONSTEP=1SUB =41TIME=.795S1 (AVG)DMX =4.052SMN =-7.564SMX =2.3631XYZ0#_block elastic-plastic analysis -10.104-8.712-7.32-5.928-4.536-3.144-1.752-.3602841.0322.424APR 4 201411:16:35NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =52TIME=1S1 (AVG)DMX =5.221SMN =-10.104SMX =2.4242929子步子步3030子步子步4141子步子步5252子步子步10#_block elasti

49、c-plastic analysis APR 4 201414:36:00CRACKS AND CRUSHINGSTEP=1SUB =30TIME=.57510#_block elastic-plastic analysis APR 4 201414:36:25CRACKS AND CRUSHINGSTEP=1SUB =41TIME=.79510#_block elastic-plastic analysis APR 4 201414:35:33CRACKS AND CRUSHINGSTEP=1SUB =52TIME=14.6.24.6.2 運(yùn)營階段運(yùn)營階段結(jié)果分析結(jié)果分析 按實(shí)際情況模擬的支

50、座約束與固結(jié)約束相比，對按實(shí)際情況模擬的支座約束與固結(jié)約束相比，對0#0#號(hào)號(hào)塊支座位置處的縱應(yīng)力影響較大，固結(jié)約束時(shí)縱向拉應(yīng)力塊支座位置處的縱應(yīng)力影響較大，固結(jié)約束時(shí)縱向拉應(yīng)力為為1.7MPa1.7MPa，實(shí)際約束時(shí)無拉應(yīng)力。此外，對豎向和橫向應(yīng)，實(shí)際約束時(shí)無拉應(yīng)力。此外，對豎向和橫向應(yīng)力影響較小。可見，在不考慮支座約束位置應(yīng)力時(shí)，力影響較小?？梢?，在不考慮支座約束位置應(yīng)力時(shí)，可用可用固結(jié)約束近似代替。固結(jié)約束近似代替。 不同荷載組合下，不同荷載組合下，0#0#號(hào)塊應(yīng)力分布略有不同。結(jié)果表號(hào)塊應(yīng)力分布略有不同。結(jié)果表明，在對不同應(yīng)力分析時(shí)，宜選用不同荷載組合。明，在對不同應(yīng)力分析時(shí)，宜選用不

51、同荷載組合。主拉應(yīng)力主拉應(yīng)力短期效應(yīng)最大彎矩組合短期效應(yīng)最大彎矩組合 主壓應(yīng)力主壓應(yīng)力 標(biāo)準(zhǔn)最大剪力組合標(biāo)準(zhǔn)最大剪力組合 縱向拉應(yīng)力縱向拉應(yīng)力 短期效應(yīng)最大剪力組合短期效應(yīng)最大剪力組合 縱向壓應(yīng)力縱向壓應(yīng)力 標(biāo)準(zhǔn)最大剪力組合標(biāo)準(zhǔn)最大剪力組合 豎向拉應(yīng)力豎向拉應(yīng)力 標(biāo)準(zhǔn)最大剪力組合標(biāo)準(zhǔn)最大剪力組合 豎向壓應(yīng)力豎向壓應(yīng)力 短期效應(yīng)最大彎矩組合短期效應(yīng)最大彎矩組合 橫向拉應(yīng)力橫向拉應(yīng)力 短期效應(yīng)最大彎矩組合短期效應(yīng)最大彎矩組合 橫向壓應(yīng)力橫向壓應(yīng)力 標(biāo)準(zhǔn)組合標(biāo)準(zhǔn)組合 運(yùn)營階段應(yīng)力點(diǎn)選取與最大懸臂階段位置一致。各應(yīng)點(diǎn)運(yùn)營階段應(yīng)力點(diǎn)選取與最大懸臂階段位置一致。各應(yīng)點(diǎn)拉壓狀態(tài)與最大懸臂時(shí)相似，裂縫發(fā)展?fàn)顟B(tài)

52、也與懸臂狀態(tài)相拉壓狀態(tài)與最大懸臂時(shí)相似，裂縫發(fā)展?fàn)顟B(tài)也與懸臂狀態(tài)相似，裂縫寬度計(jì)算如下：似，裂縫寬度計(jì)算如下：123300.28 10ssfksdWC C CE1APR 18 201415:00:41CRACKS AND CRUSHINGSTEP=1SUB =52TIME=15252子步子步橫向裂縫寬度：橫向裂縫寬度：5261.9030 161.0 1.48 1.0=0.262.0 100.28 10 0.006fkHWmm豎向裂縫寬度：豎向裂縫寬度：5209.5230 141.0 1.48 1.0=0.192.0 100.28 10 0.0075fkVWmm 本工程實(shí)例屬于本工程實(shí)例屬于I

53、I類環(huán)境，橫隔板橫向最大裂縫寬度已類環(huán)境，橫隔板橫向最大裂縫寬度已經(jīng)經(jīng)超出超出了規(guī)范許可要求，豎向裂縫最大寬度了規(guī)范許可要求，豎向裂縫最大寬度滿足滿足規(guī)范要求。規(guī)范要求。4.7 4.7 平面彈性、空間彈性、空間彈塑性計(jì)算結(jié)果對比平面彈性、空間彈性、空間彈塑性計(jì)算結(jié)果對比 對對0#0#號(hào)塊縱向正應(yīng)力而言，與空間彈性計(jì)算結(jié)果相比，號(hào)塊縱向正應(yīng)力而言，與空間彈性計(jì)算結(jié)果相比，在施工階段彈性分析在施工階段彈性分析結(jié)果偏小結(jié)果偏小，使得在結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)、配筋，使得在結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)、配筋等方面等方面偏于不安全偏于不安全；在運(yùn)營使用階段，平面彈性模型對各種；在運(yùn)營使用階段，平面彈性模型對各種因素影響考慮較為充分

54、，雖然上緣計(jì)算結(jié)果偏安全，但是截因素影響考慮較為充分，雖然上緣計(jì)算結(jié)果偏安全，但是截面下緣仍舊存在平面分析面下緣仍舊存在平面分析結(jié)果偏小結(jié)果偏小的問題。對的問題。對0#0#號(hào)塊橫向應(yīng)號(hào)塊橫向應(yīng)力而言，平面分析未能予以考慮，存在較大缺陷。力而言，平面分析未能予以考慮，存在較大缺陷。 彈性計(jì)算結(jié)果與考慮鋼筋效應(yīng)后的彈塑性計(jì)算結(jié)果比較彈性計(jì)算結(jié)果與考慮鋼筋效應(yīng)后的彈塑性計(jì)算結(jié)果比較可知，配置普通鋼筋可以較明顯地改善截面突變位置的應(yīng)力可知，配置普通鋼筋可以較明顯地改善截面突變位置的應(yīng)力大小，但總體來看，對于壓應(yīng)力的改善效果不是非常顯著。大小，但總體來看，對于壓應(yīng)力的改善效果不是非常顯著。對比運(yùn)營狀態(tài)橫

55、隔板主拉應(yīng)力在配筋前后的應(yīng)力狀態(tài)可知，對比運(yùn)營狀態(tài)橫隔板主拉應(yīng)力在配筋前后的應(yīng)力狀態(tài)可知，在在配筋率足夠配筋率足夠的情況下，普通鋼筋可以非常有效的改善拉應(yīng)的情況下，普通鋼筋可以非常有效的改善拉應(yīng)力狀態(tài)；力狀態(tài)；配筋率不足配筋率不足時(shí)，裂縫引起的應(yīng)力重分布會(huì)對周圍應(yīng)時(shí)，裂縫引起的應(yīng)力重分布會(huì)對周圍應(yīng)力狀態(tài)產(chǎn)生影響，彈性應(yīng)力分析具有一定的局限性。力狀態(tài)產(chǎn)生影響，彈性應(yīng)力分析具有一定的局限性。Part 15. 縱筋張拉錨固端空間應(yīng)力分析縱筋張拉錨固端空間應(yīng)力分析5.1 5.1 錨固構(gòu)件參數(shù)錨固構(gòu)件參數(shù) 選用選用OVMOVM系列夾片錨具，腹板系列夾片錨具，腹板15-2415-24，頂板，頂板15-15

56、15-15。 5.2 5.2 縱筋張拉錨固區(qū)理論計(jì)算縱筋張拉錨固區(qū)理論計(jì)算 腹板位置：（腹板位置：（1 1）局部承壓區(qū)混凝土的抗裂驗(yàn)算）局部承壓區(qū)混凝土的抗裂驗(yàn)算01 31 3 0 96 2 83 0 95 24 4 83762 66857 481 1 46505115crscdlnldF.f A.KNF.KN 局部承壓區(qū)滿足尺寸要求。局部承壓區(qū)滿足尺寸要求。（2 2）局部承壓區(qū)承載力計(jì)算）局部承壓區(qū)承載力計(jì)算只配置螺旋鋼筋時(shí)：只配置螺旋鋼筋時(shí)： ln00 96467.771.1 46505115uscdvcorsdldF.fk fAKNFKN局部承壓區(qū)承載能力滿足要求局部承壓區(qū)承載能力滿足要

57、求 。5.3 5.3 錨固端有限計(jì)算模型錨固端有限計(jì)算模型1XYZNo.0 block APR 23 201418:47:27VOLUMESTYPE NUM1XYZ APR 25 201419:34:40VOLUMESTYPE NUM圓圓形形預(yù)預(yù)孔孔道道喇喇叭叭管管1No.0 block APR 29 201419:35:58VOLUMESTYPE NUM彈彈塑塑性性分分析析錨錨下下模模型型Solid65Solid65模擬混凝土，錨具選模擬混凝土，錨具選用鋼材用鋼材R235R235屬性，采用自由網(wǎng)屬性，采用自由網(wǎng)格劃分，需要局部細(xì)化網(wǎng)格。格劃分，需要局部細(xì)化網(wǎng)格。錨具與混凝土通過約束方程錨具與

58、混凝土通過約束方程連接。連接。5.4 5.4 預(yù)孔道有無對錨下應(yīng)力分布的影響預(yù)孔道有無對錨下應(yīng)力分布的影響 在距錨墊板約在距錨墊板約900mm900mm，即，即一倍腹板厚度范圍以外，一倍腹板厚度范圍以外，混凝土應(yīng)力已均勻分布，混凝土應(yīng)力已均勻分布，不受局部承壓影響；表明不受局部承壓影響；表明局部承壓影響范圍約等于局部承壓影響范圍約等于一倍腹板厚度范圍一倍腹板厚度范圍。有預(yù)。有預(yù)孔道時(shí)，預(yù)孔道邊緣縱向、孔道時(shí)，預(yù)孔道邊緣縱向、豎向壓應(yīng)力，橫向拉應(yīng)力豎向壓應(yīng)力，橫向拉應(yīng)力大于無預(yù)孔道時(shí)對應(yīng)位置大于無預(yù)孔道時(shí)對應(yīng)位置的應(yīng)力值，且差值較大，的應(yīng)力值，且差值較大，表明預(yù)應(yīng)力筋張拉灌漿前，表明預(yù)應(yīng)力筋張拉

59、灌漿前，預(yù)孔道對截面有較大的削預(yù)孔道對截面有較大的削弱作用弱作用。 5.5 5.5 錨墊板下設(shè)置喇叭管與否對錨下應(yīng)力分布的影響錨墊板下設(shè)置喇叭管與否對錨下應(yīng)力分布的影響 錨墊板下設(shè)置喇叭管錨墊板下設(shè)置喇叭管時(shí)，在喇叭管范圍內(nèi)，混時(shí)，在喇叭管范圍內(nèi)，混凝土應(yīng)力要比無喇叭管時(shí)凝土應(yīng)力要比無喇叭管時(shí)小，由此可見，小，由此可見，設(shè)置喇叭設(shè)置喇叭管能有效改善錨下混凝土管能有效改善錨下混凝土應(yīng)力分布應(yīng)力分布。設(shè)置喇叭管時(shí)，。設(shè)置喇叭管時(shí)，錨下混凝土縱向和豎向應(yīng)錨下混凝土縱向和豎向應(yīng)力出現(xiàn)鋸齒形折線位置大力出現(xiàn)鋸齒形折線位置大致在喇叭管位置，表明該致在喇叭管位置，表明該位置縱向、豎向應(yīng)力分布位置縱向、豎向應(yīng)

60、力分布不是常規(guī)的縱向變化，而不是常規(guī)的縱向變化，而是橫向變化是橫向變化 。5.6 5.6 不同規(guī)格型號(hào)錨具對錨下應(yīng)力分布的影響不同規(guī)格型號(hào)錨具對錨下應(yīng)力分布的影響 錨下局部承壓應(yīng)力影響錨下局部承壓應(yīng)力影響范圍與錨具規(guī)格、預(yù)孔范圍與錨具規(guī)格、預(yù)孔道直徑、施加的荷載大道直徑、施加的荷載大小無關(guān)。小無關(guān)。5.7 5.7 頂板預(yù)應(yīng)力束張拉對周圍預(yù)孔道應(yīng)力分布影響頂板預(yù)應(yīng)力束張拉對周圍預(yù)孔道應(yīng)力分布影響1No.0 block 12345張拉孔橫向拉應(yīng)力對周圍張拉孔橫向拉應(yīng)力對周圍孔道的影響較小，疊加效孔道的影響較小，疊加效應(yīng)不明顯。豎向應(yīng)力疊加應(yīng)不明顯。豎向應(yīng)力疊加效應(yīng)較明顯。故截面預(yù)孔效應(yīng)較明顯。故截