柱托换新旧混凝土接触问题数值模拟分析.pdf
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1、王芝 云等 : 柱托换新旧混凝士接触问题数值模 拟分 析 51 柱托换新 旧混凝土接触 问题数值模拟分析 王芝云, 吴二军 ( 河海大学土木 与交通学院 , 江苏南京2 1 0 0 9 8) 【 摘要】 运用有限元软件 A N S Y S 建立了柱托换节点的非线性有限元模型, 通过合理选用混凝土 、 接触单 元及其参数, 结合试验数据验证了有限元模型的精度及可靠性 , 进而研究了新混凝土弹性模量和界面倾斜角度对 柱托换节点受力性能的影响。研究结果表明: 通过控制变量法和数值递推法 , 可以得到合理的法向接触剐度因子 取值 ; 在恒荷载作用下, 弹性模量比值在 1 2时新旧混凝土界面的剪应力增长
2、显著, 而比值越大, 剪应力越大, 所 以在新旧混凝土粘结时, 新混凝土必须用与 旧混凝土同强度等级或更高强度等级的混凝土, 这与规范要求相吻 合 ; 在恒荷载作用下, 当界面倾角从5 。 到7 。 时, 界面剪应力下降比较显著, 而且界面粘结滑移距离下降趋于平缓 , 界面倾角取5 。 时可以较好地提高柱托换节点的抗剪能力。 【 关键词】 柱托换 ; 有限元模型; 接触刚度因子; 滑移距离; 界面倾角 【 中图分类号】 T U 7 4 6 4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 1 1 0 0 5 1 0 4 0引言 柱的托换技术是工程
3、结构加固改造的基本技术 之一, 被广泛应用于建筑物的抽柱大空间改造、 建筑 物和桥梁的整体平移、 顶升、 纠偏、 地下空间开发、 地 铁隧道施 工等工程 领域。这些工 程 中, 混 凝 土结构 的 改造最为普遍。推动了混凝土柱的托换技术的快速 发展。近 2 0 年中, 在托换形式、 托换节点破坏形态和 传力机理、 承载力影响因素、 新1 日混凝土界面粘结强 度等方面, 取得了许多科研成果 , 但至今该领域的 理论研究仍远远落后于工程实践。 部分学者对柱托换节点性能进行 了有限元模拟 分析。文献 3 、 4 通过有限元数值分析模拟植筋钢 筋, 研究了不同植筋率以及植筋位置对新旧混凝土界 面抗剪承
4、 载力 的提高 程度 。刘 群 星 分 别 对碳 纤 维 布节点加固、 粘钢节点加固进行了有限元计算分析, 发现两种加 固方法 对 节点 极 限承 载力有 不 同程 度 的 改善。文献 6 应用有限元软件 A N S Y S , 建立 了无锚 杆和有锚杆加固圆柱两种模型。结果表明, 无锚杆的 加固方法不能完全保证新旧混凝土的共同工作性能 , 而机械连接能够有效地增强新加固材料和旧材料的 共同工作性能。但 目前 涉及新 旧混凝土界面的接触 参数合理取值, 材料特性和截面特征对受力性能影响 规律的数值模拟分析的文献较少。 本文应用有限元软件 A N S Y S 建立了柱托换节点 的非线性有限元模
5、型, 采用控制变量法和数值递推 法, 得到了法向接触刚度因子这一关键参数, 结合文 献试验数据 验证 了有限元模型的精度及可靠 性。 进而研究 了新 混 凝 土弹 性模 量和 界面倾 斜 角度 对柱 模拟非固结墩对梁体的约束作用。 参 考文献 1 邵 容光, 夏淦 混凝土弯桥梁 M 北京: 人 民交通 出版 社 1 9 9 4 2 王新定, 丁汉山, 吉林 , 等 混凝士连续弯梁桥侧向移位分析及 列 策研究 j 公路交通科技, 2 0 0 6 , 2 3 ( 1 1 ) : 6 4 6 7 3 周亮 曲线梁桥梁体偏位分析与处治方法研究 D 重庆: 重 庆交通大学 , 2 0 1 1 4 刘超,
6、 袁向荣 某匝道独柱曲线梁桥病害成因分析与对策 J 长春工程学 院学报 , 2 0 1 0, 1 1 ( 4) : 2 42 6 5 刘卡 = 国 曲线 梁桥平面位移机理分析 J 交通科技, 2 0 0 7 ( 3 ) : 2 0 2 2 6 豆文彬 曲线连续梁桥横向偏位病害处治方法研究【 D 重 庆 : 重庆交通大学 2 0 1 2 7 刘洪 连续梁独柱支墩曲线桥上部结构顶推复位加固 J 公 路与汽车, 2 0 1 0 , ( 6 ) : 1 4 11 4 4 8 陈密 , 申桂柳 郑 凯 多联混凝 土连续 弯箱梁桥顶推 复位技术 的探讨 J 铁道建筑, 2 0 0 9 , ( 3 ) :
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