無粘結預應力裝配混凝土節點有限元分析與實驗對比研究

張振雷　梁架海　喬安

【摘 要】 本文運用有限元計算軟件ABAQUS對無粘結預應力裝配混凝土結構進行數值模擬分析，并結合已有試驗數據進行對比分析，得出無粘結預應力裝配混凝土結構關鍵部件在非預應力筋配筋率、預應力筋配筋率，非預應力筋屈服強度、初始預應力度等主要影響因素作用下的變化規律。

【關鍵詞】 無粘結預應力；裝配結構；混凝土；有限元

研究發現，預應力裝配混凝土結構在使用性能方面要比常用的現澆混凝土抗裂性好、撓度小，并且預應力裝配結構的震后殘余變形小。如今人們對無粘結預應力裝配結構的性能認識仍十分有限，一些重要的參數如無粘結力筋配筋率、有效預應力、預應力筋極限抗拉強度、對結構的受力性能、無粘結筋極限應力以及延性的影響還需要更深入的研究。因此，建立一個穩定可靠的無粘結預應力裝配結構分析模型是具有現實意義和研究價值。

1.實驗概況

分析研究重要參數對無粘結預應力裝配混凝土結構的受力性能的影響，本文所分析的結構是采用北京工業大學王冬雁[64]博士的無粘結預應力裝配混凝土節點試驗，結構和截面如圖所示。

2.研究參數對無粘結預應力裝配混凝土結構受力性能的影響

本文研究和評估的主要參數有：

（1）無粘結預應力筋面積；（2）預應力筋初始預應力；

2.1 預應力筋配筋率的影響

2.2 預應力筋初始應力的影響

3.結論

利用有限元軟件ABAQUS對這些結構構件進行的非線性全過程分析，研究了預應力筋配筋率，預應力初始應力對無粘結預應力裝配混凝土結構彎曲性能的影響。

（1）隨著無粘結預應力筋配筋率的提高，無粘結預應力裝配混凝土結構節點的裂縫很大程度上得到了延緩，同時提高了梁的剛度，開裂荷載和極限荷載也得到了明顯的提高。

（2）隨著初始預應力的提高，結構的極限荷載得到了很大程度的提高，在相同荷載下撓度也會減小，無粘結筋的應力增量也有略微的減小。

（3）ABAQUS有限元軟件對無粘結預應力裝配混凝土節點的模擬分析結果與試驗結果進行對比，能夠確定軟件模擬的可靠性。

參考文獻

[1] 王冬雁.無粘結預應力裝配混凝土節點抗震及震損加固性能研究.北京工業大學，2008

[2] 郭乙木，陶偉明，莊茁.線性與非線性有限元及其應用[M].北京：機械工業出版社，2004，2-3

[3] 劉小潔.無粘結部分預應力混凝土框架梁變形性能研究.湖南大學碩士學位論文，1997，1-15

[4] 薛偉辰.現代預應力結構設計.北京：中國建筑工程出版社，2003，107-153

[5] 蔣友諒.非線性有限元分析.北京工業學院出版社，1988，21-147

[6] 陳曉寶，陳麗華.無粘結預應力混凝土連續梁受力分析計算機模擬方法中的若干問題[J].福州大學學報，1996，24（增+JJ）：365-367

[7] 王金昌，陳頁開.Abaqus在土木工程中的應用[M].杭州：浙江大學出版社，2006