再生混凝土叠合梁板受弯性能数值分析.pdf
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1、第 4 0卷第 1 期 2 0 1 4年 2月 四川建筑科学研究 S i e h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 再生混凝土叠合梁板受弯性能数值分析 高 歌, 肖建庄 ( 同济大学建筑工程系, 上海2 0 0 0 9 2 ) 摘要: 在已完成的再生混凝土叠合梁板受弯性能试验的基础上, 运用 A b a q u s 软件对叠合梁板进行了非线性有限 元分析。验证了有限元模型的正确性之后 , 引进一种新的叠合型式, 预制部分采用再生混凝土而现浇部分采用普 通混凝土, 然后用 A b a q u s 对新叠合梁板进行分析。分析结果表明, 新叠合型式更合理地利用了
2、混凝土材料, 进一 步提高了结构的受力性能。 关键词: 再生混凝土; 叠合梁板; 受弯性能; A b a q u s ; 非线性分析 中图分类号 : T U 3 7 5 文献标 志码 : A 文章编号 : 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 4 ) 0 1 0 0 1 0 4 Nu m e r i c a l s t u d y o n be n d p e r f o r m a n c e o f r e c y c l e d c o n c r e t e c o mpo s i t e b e a m s a n d s l a b s GA0 Ge XI A0 J i a
3、 n z h u a n g ( D e p a r t me n t o f B u i l d i n g E n g i n e e ri n g , T o n i U n i v e r s i t y , S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 , C h i n a ) Ab s t r a c t : On t h e b a s e o f t h e t e s t o n t h e b e n d i n g p e rfo r ma n c e o f r e c y c l e d c o n c r e t e c o mp o s i t e b
4、 e a ms a n d s l a b s , t h e n o n l i n e a r fi n i t e e l e me n t a n a l y s i s i s c a r r i e d o u t b y t h e s o f t wa r e Ab a q u s Af t e r t h e fi n i t e e l e me n t mo d e l i s v e ri fie d, a n e w t y p e o f c o mp o s i t e e l e me n t i s i n t r o d u c e d T h e p r
5、e f a b ri c a t e d p a r t u s e s r e c y c l e d c o n c r e t e wh i l e t h e c a s t i n p l a c e p a r t u s e s c o n v e n t i o n a l c o n c r e t e Th e n Ab a q u s i s a p p l i e d t o a n a l y z e t h e p e r f o rm a n c e o f t h e n e w c o mp o s i t e b e a ms a n d s l a b s
6、 Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e n e w s t r u c t u r e c a n ma k e u s e o f t h e ma t e r i als mo r e r e a s o n ab l e, a n d c a n e n h a n c e t h e p e r f o rm a n c e o f t h e s t r u c t u r e f u r t h e r Ke y wo r d s: r e c y c l e d c o n c r e t e ; c o mp o s i t e b
7、e a m a n d s l a b; b e n d p e rfo rm an c e; Ab a q u s ; n o n l i n e a r a n a l y s i s 0 引 言 再生混凝土技术被认为是解决 日益增多的建筑 废弃物问题的最有效的途径 J 。混凝土叠合结构 是在混凝土预制构件上加浇一层现浇混凝土而形成 的一种装配式整体式结构 , 它克服 了整浇式混凝土 结构和装配式结构各 自的缺点 , 而兼有二者的优点 , 因而在工程上获得广泛应用。混凝土叠合结构可分 为“ 一次受力叠合结构” 和“ 二次受力叠合结构” 两 类 : 在施工期间预制构件下设有可靠的支撑 , 施
8、工阶 段所产生 的各项荷载主要 由支撑来承担的为 “ 一次 受力叠合结构” ; 在施 工期 间预制构件下不加支撑 , 施工阶段 的荷载 由预制构件承担 的为“ 二次受力叠 合结构” _ 2 J 。本文仅研究“ 一次受力叠合结构” 。如 果能将再生混凝土应用于叠合结 构 , 必将大大拓宽 收稿 日期 : 2 0 1 3 - 0 1 - 3 1 作者 简介 : 高歌 ( 1 9 7 4一) , 男 , 湖南 宁 乡人 , 硕 士 , 工 程师 , 研 究方 向为再生混凝土叠合结构 。 通讯作者 : 肖建庄 ( 1 9 6 8一) , 男 , 山东 沂南人 , 教授 。 Ema i l : j z
9、x t o n g j i e d u c n 再生混凝土 的应用 范围。A b a q u s 是被 市场认 可 的 通用有限元分析软件 , 以其强大的非线性计算功能 而著称 。本文在 已经完成 的再生混凝土叠合梁板抗 弯性能试验 的基础 上 , 介绍一种新 的叠合形 式 , 运用 A b a q u s 对再生混凝土叠合梁板进行非线性数 值分析。分析结果对进一步合理利用材料、 改善结 构性能具有一定意义 。 1 A b a q u s 数值分析及 其与试验结果 的对 比 1 1 再生混凝土叠合梁板抗弯试验试件情况 先期完成的再生混凝土叠合梁板抗弯试验共完 成 了 8 个试件的抗弯性能试验
10、, 其 中包括 3根叠合 梁和 1根整浇梁 、 3块叠合板和 1块整浇板 。梁长 4 1 0 0 mm, 有效长度 3 9 0 0 m m; 梁高 4 0 0 m m, 宽 2 0 0 m m 。梁叠合部分高 1 6 0 m m; 预制部分采用u型梁, U型梁 高 2 4 0 m m, 底板 厚 6 0 mm, 腹板宽 5 0 m m。 板长 2 6 8 0 m m, 有效长度 2 4 8 0 m m; 板宽 1 0 0 0 m m, 高 1 6 0 mm, 其中预制部分高 7 5 1T i m, 叠合部分高 8 5 m m 。试件具体信息见表 1 , 配筋如图 1 2 所示。 2 四川建筑科
11、学研究 第 4 o卷 表 1 试件一览 Ta b l e 1 S p e c i m e n s l i s t 预制部分混凝土叠合部分混凝土 钢筋 编导再生粗骨 实测抗 再生粗骨 实测抗 强度 等级 实测屈 ” 料取代率 压强度 料取代率 压强度 及配筋率 服强度 MP a MP a MP a UF 1 UF_ 2 UF_ 3 RF 1 S F l S F - 2 S F - 3 RS F 1 0 4 8 2 O 5 2 9 0 4 7 0 1 0 0 4 5 9 0 4 7 2 0 5 0 9 0 4 5 5 1 o 0 4 2 9 1 0 0 4 0 1 1 o o 3 9 1 1 0
12、o 3 8 2 l 0 0 4 5 9 l o o 3 7 8 l o o 3 8 2 l o 0 3 9 1 l o o 4 2 9 HRB 3 3 5、 0 5 4 3 8 0 HRB 3 3 5、 1 0 3 3 5 0 HRB 3 3 5、 1 5 4 3 8 5 HRB 3 3 5、 1 0 3 3 5 0 HRB 3 3 5、 0 5 1 3 5 5 HRB 3 3 5、 1 0 1 3 5 5 HRB 3 3 5、 1 5 2 3 8 0 HRB 3 3 5、 1 O 1 3 5 5 1 1 现浇梁 一 4 8 : 8 15 ( 1 l 预制梁 2 生 l 6 U F 。 1 1
13、 现浇梁 一 4 8 j I : 8 150 I _ _ J 、 J 3 1 8 U 。 。 25 3 2 2 U 图 1 梁断面 F i g 1 Cr o s s - s e c t i o n v i e w o f b e a m s - - 1 B l 0 0 l n 6 l 2 S F 1 1 2 1 2 S F 2 RS F 1 1 0 1 6 S F 3 图 2 板 平面 Fi g 2 P l a n e v i e w o f s l a b s 1 2 A b a q u s 数值分析 采用 C 3 D 8 R单元模拟混凝土 , 其为 8节点六面 体实体单元 5 , 采用减
14、缩积分方法 , 具有沙漏 控制 和避免剪切闭锁功能 ; 采用 T 3 D 2单元模拟钢筋 , 其为三维 2节点桁架单元。采用在混凝土中植入钢 筋的办法建立钢筋和混凝土之间的连接 。 钢筋本构采用理想弹塑性模型 , 混凝土和再生 混凝土本构均采用塑性损伤模型。根据 G B 5 0 0 1 0 - 2 0 1 0 ( 混凝土结构设计规范 , 混凝土单轴受拉的 应力应变曲线按下列公式确定 : o r= ( 1一d ) E s ( 1 ) r 1一P 1 20 2 x 1 d t l 一 _ 1 ( 2 ) =e e ( 3 ) 式中O 混凝土单轴受拉应力应变曲线下降段 的参数值 ; 混凝土单轴抗拉强
15、度代表值 ; 与 相应的混凝土峰值拉应变; d 混凝土单轴受拉损伤演化参数 。 以上各值均根据 G B 5 0 0 1 0 -2 0 1 0 ( 混凝 土结 构 设计规范 相关规定取值或计算。 混凝土单轴受压的应力应变曲线按下列公式确 出 7 疋 : = ( 1一d ) E 。 ( 4 ) f 1一 1 d :J 一 + X n ( 5 ) l 1 一 1 O l ( 一1 ) + P = E ( 6) = E 。 , ( E 一 ) ( 7 ) =e e ( 8 ) 式中O t 混凝土单轴受压应力应变曲线下降段 的参数值 ; 混凝土单轴抗压强度代表值; S c ,r 与 相应的混凝土峰值压应
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