预制竹筋多孔混凝土板抗弯性能理论分析.pdf

第 8期 2 0 1 5年 8月 广东水利水电 GUANGDONG WATER RESOURCES AND HYDROPOWER No 8 Au g 2 01 5 预制竹筋多孔混凝土板抗弯性能理论分析 林 东 ，杨永 民 ，赵 洪 ，张君禄 ( 1 广东华隧建设股份有限公司，广东 广州5 1 0 6 2 0 ； 2 广 东省水利水电科学研究院，广东省水利重点科研基地，广东 广州 5 1 0 6 3 5 ) 摘要 ：通过抗 裂度 对预制板的开裂性能进行评价 ，并用 A n s y s 有限元分析软件 对竹筋 多孔混凝 土预 制板进行 应力和挠 度 有限元分析 ，对预制 竹筋多： i L i E凝 土板的开裂弯矩和受力 变形发展 情况做 了探讨 ，结果表 明在 多孔混凝土 中加入竹筋 ， 可以有效的改善 多孔 混凝 土的脆性 ，加入竹筋的预制板其开裂弯矩相对值 可以达到 不加 竹筋的 2倍 以上 ，可以明显改善 预 制板 的抗裂性 能。预制板的 受力和位移是 中心点处最大 ，结构的破 坏一般都是在 受力最大处或者是 变形最大处。 关键词 ：竹筋 ；多孔 混凝 土板 ；抗 弯；理论分析 中图分 类号 ：T U 5 2 8 7 2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 8 0 1 1 2 ( 2 0 1 5 ) 0 8 0 0 0 4 0 3 在边坡防护过程中，竹筋多孔混凝 土预制板可能 会受到来 自边坡的剪切变形带来的外力 的破坏作用 ， 研究结果表明竹筋多孑 L 混凝土预制板的破坏形态分 为 3个阶段 ：弹性阶段 、带裂缝工作的阶段 以及破坏 屈服阶段 。多孔混凝土预制板受力过程 中，大致符合 平截面假定 ，研究预制竹筋多孔混凝土板在受外力时 应力和挠度分布情况 ，对边坡防护工程 中进行产品 的 优化设计和应用该预制板意义重大 。 本文就预制竹筋多孔混凝土板 的开裂弯矩 和受力 变形发展情况做探讨 ，用抗裂度对预制板的开裂性能 进行评价 ，用 A n s y s 有 限元分析软件 对竹筋多孔混凝 土预制板进行应力和挠度有限元分析 ，以期从理论上 对实际生产竹筋预制多孑 L 混凝土板进行论证 。 1 预 制板 的抗 裂度 开裂弯矩是表征受弯构件在进人开裂和未开裂 的 临界阶段极限状态 ，本文的开裂弯矩取实验值 ，即构 件断裂时弯矩值。为了定量 的比较竹筋 的掺量对预 制 板开裂弯矩的影响 ，引入抗裂度对各个板 的抗裂性 能 进行分析 ，对于无量纲 O t 的定义 ： r r 其中b为板受弯截面的宽度 ( m m) ； f n 为截面的有效 高度 ( m m) ； 为多孑 L 混凝土抗拉强度 ( N m m ) ； O L ， 为 开裂弯矩相对值 。 对于多孔混凝土抗拉强度取值 ，参考郑木莲 的 研究成果 ，f ：1 3 5 MP a ，竹筋 弹性模量 E =1 8 1 0 N mm ，从而计算的结果如表 1 所示。表 中可 以看 出，开裂弯矩相对值 随着竹筋配筋率 的增加而增加 ， 加入竹筋的预制板其开裂弯矩相对值可 以达到不加竹 筋的 2倍以上 ，说明竹筋的加入可以明显改善预制板 的抗裂性能。 表 1 开裂弯矩试验值 2 预制板的有限元分析 A n s y s 软件是 目前 国际上 大型通用 的有 限元分 析 软件 ，广泛 的应 用于水利 、土木工程 、岩 土、机械 、 航天 等 领 域。在 大 型 通 用 有 限 元 软 件 A n s y s中， S o l i d 6 5单元是专门面向混凝土 、岩石这些抗 压能力远 大于抗拉能力材料的一个单元 ，本节采用 A n s y s软件 的 S o l i d 6 5单元对配筋率为 1 8 的预制竹筋多孔混凝 土板 的应力位移全变化进行非线性分析 ，了解整块板 的受力情况 ，为进一步的制备和生产上的改进 以及工 收稿 日期 ：2 0 1 5 0 4 3 0；修 回 日期 ：2 0 1 5 0 50 4 作者简介：林东( 1 9 7 2 ) ，男，博士，T程师，从事预制混凝土制品研究和生产T作。 4