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近几十年来,预应力技术已经在国内外工程中有广泛应用,而RPC活性粉末材料以其高强度、高韧性、高耐久性等优越的特性,越来越引起人们广泛的关注和研究,但结合预应力技术和RPC活性粉末材料所开展的研究还比较欠缺,尤其是预应力活性粉末(RPC)混凝土受弯性能非线性研究鲜有报道。
针对上述情况,本文主要完成了以下工作:介绍了ANSYS软件中的单元类型,常用的材料本构关系和强度准则;通过ANSYS有限元软件进行仿真模拟计算,对比无粘结预应力活性粉末混凝土简支梁试验数据,验证了所建模型的可靠性,为进一步深入分析研究打下了基础;分析对模型计算有影响的几种主要因素,包括综合配筋指标、外荷载形式、跨高比,以及软件中关于剪切传递系数、压碎开关设置的影响;建立了7个系列可变参数的RPC简支梁,通过改变不同参数的设置,分析不同参数对梁弯曲性能的影响。本文得出了如下重要结论:
(1)利用ANSYS有限元软件分析无粘结预应力活性粉末混凝土简支梁的受力性能,是可行的。
(2)不同参数对各组预应力RPC混凝土简支梁计算数据的影响如下:
1)提高非预应力筋配筋率As,梁的刚度增大,延性减少。而非预应力筋配筋率As的增加,对应力增量的影响不明显。
2)无粘结预应力钢绞线配筋率Ap的提高,初始应力σp0增大,梁的反拱值增长较大;开裂荷载提高,梁的刚度加大;极限荷载增长较大,极限挠度则减少;无粘结预应力筋应力增量缓慢降低。
3)非预应力筋的屈服强度fy提高,极限荷载和跨中极限挠度也有缓慢的增大,预应力钢绞线应力增量较小。
4)混凝土轴心抗压强度fc的提高,梁的刚度提高,极限荷载缓慢增加,极限挠度增大,开裂荷载增大,应力增量缓慢增加。
5)随着初始初始预应力σp0增大,反拱增大,有效预应力σpe随着增大,梁的开裂荷载提高,刚度提高;梁达到破坏荷载时,无粘结预应力筋还未到屈服,是由于非预应力筋的屈服导致了梁的破坏,所以极限荷载和极限挠度都有不同程度增加。初始预应力σp0增大对应力增量影响不明显。
6)加载方式γ的增加,对张拉阶段反拱值没有影响。加载方式γ的增加本质上是梁跨中弯矩的增加。随着γ值的增大,极限荷载和极限挠度增大,应力增量提高较大。
7)跨高比L/dp的增加,开裂荷载减小,梁的刚度下降,极限挠度增加较大,跨高比L/dp对应力增量的影响不明显。