大直径钢筋混凝土梁的跌落有限元模拟分析

大直径钢筋混凝土梁的跌落有限元模拟分析

郑义强张凌志张洪恩张凯凯

郑义强张凌志张洪恩张凯凯

沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168

摘要：通过ABAQUS软件对大直径高强钢筋混凝土梁的跌落进行有限元模拟分析，研究混凝土在不同应变率、不同跌落高度对大直径高强钢筋混凝土梁刚度的影响，结果表明应变率分别为0、10、50、100时对应的应力-应变曲线会随着应变率增大梁在跌落时的应力应变曲线斜率在变大，由此可以发现应变率对混凝土弹性模量有很大影响，随着应变率的增加混凝凝土图的弹性模量也会显著增加；大直径预制钢筋混凝土梁在3m高度的不同跌落角度跌落时刚度随着跌落角度的增加刚度明显退化，梁在一定高低跌落对其承载力无明显影响。

关键词：大直径；高强钢筋；有限元分析；刚度；弹性模量；

1.概述

大直径预制钢筋混凝土梁在跌落的不同角度对其刚度的影响和不同应变率与大直径钢筋混凝土梁的弹性模量之间的关系的相关研究较少，本文通过有限元软件ABAQUS对大直径钢筋混凝土梁的跌落在其基础上进行静力加载进行了有限元模拟分析。

2.模型参数设计

预制钢筋混凝土梁模型长度为4米，受力钢筋为HRB500直径40mm，截面尺寸为350mm×700mm混凝土强度等级为C40，箍筋间距为200mm具体如图3.1所示，梁跌落角度参数选取如表3.1所示：

（a）大直径钢筋混凝土梁模型设计尺寸

（b）1-1梁模型截面尺寸

图3.1模型参数设计

表3.1梁模型跌落相关参数

3.模型建立

（二）模型建立

根据已知条件分别建立混凝土模型和钢筋笼模型具体如图4.1、4.2所示：

图4.1梁模型

图4.2钢筋框架模型

4.结果分析

通过对跌落后的梁试件进行静力加载与直接静力加载得到其弯矩-跨中挠度曲线如图5.1所示：

（注：ZJL1代表直接静力加载；J00—J45代表梁3m跌落角度0*、15*、30*、45*静力加载）

图5.1不同角度跌落钢筋混凝土梁弯矩-跨中挠度曲线

通过图5.1的弯矩-跨中挠度曲线可发现梁在3米处跌落由不同角度跌落刚度随着跌落角度的增加刚度明显退化，当跌落角度为45*时刚度退化最为严重，另外从极限弯矩可以看出梁在一定高低跌落对其承载力无明显影响。

（二）应变率对大直径高强钢筋混凝土梁弹性模量的影响

通过有限元软件调整不同应变率对梁在3米高度进行跌落模拟分析得到其应力-应变曲线如图5.2所示：

图5.2不同应变率下的应力-应变曲线

（注：0代表不考虑应变率；10代表应变率为10；50代表应变率为50；100代表应变率为100）

由图5.2可发现应变率分别为0、10、50、100时对应的应力应变曲线，从图形可以发现当应变率增大时梁在跌落时的应力应变曲线斜率在变大，由此可以发现应变率对混凝土弹性模量有很大影响，随着应变率的增加混凝凝土图的弹性模量也会显著增加。5.结论

通过对大直径高强钢筋混凝土梁的跌落模拟可得出以下结论：

（1）大直径高强钢筋混凝土梁在一定高度跌落后其刚度的变化与跌落角度有关，随着跌落角度增大梁的刚度退化比较明显。

（2）大直径高强钢筋混凝土梁在一定高度下其跌落角度对承载力没有影响。

（3）混凝土的弹性量与其应变率有关，当混凝土应变率增加时，其弹性模量也会随之增加

参考文献

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