钢骨轻骨料混凝土梁承载能力数值模拟.pdf

张俊杰等： 钢骨轻骨料混凝土梁承载能力数值模拟 7 9 钢 骨轻 骨料混凝 土梁承载能力数值模拟 张俊杰 ， ( 黑龙江科技学 院 张秋媛 哈尔滨1 5 0 0 2 7) 【 摘要】 为更好的分析钢骨轻骨料混凝土构件的变形， 采用非对称荷载的加载方式， 进行钢骨轻骨料混凝 土梁承载能力数值模拟 ， 模拟结果表明： 在非对称荷载作用下 ， 梁底部的纵筋在两端约束的位置， 由于约束的存 在 ， 使得其受拉应力作用， 在 2 5 0 ram左右的位置是拉应力最小的地方， 压应力相应较大。在梁中部向下弯曲变形 ， 这个部位梁下缘纵筋受较大的拉应力。 【 关键词】 钢骨轻骨料混凝土梁； 承载能力； 数值模拟 【 中图分类号】 T U 3 7 5 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 3 ) 0 8 0 0 7 9 0 2 钢筋和混凝 土这两种材料的物理力学性能很不 相同， 但能共同工作， 其原因： 一是钢筋和混凝土之间 有粘结力 ， 在荷载作用下两者能协调变形 ； 二是钢筋 和混凝土的温度线膨胀系数很接近。钢筋混凝土结 构有很多优点， 如强度较高、 耐久性好、 耐火性好、 可模性好、 整体性好、 易于就地取材等， 成为现代工程 建设中应用最广泛 的结构之一。钢筋混凝土结构 的 一 个显著缺点就是 自重大， 对于建造大跨结构和高层 抗震结构是不利的。为减轻结构 自重， 各种高强混凝 土、 轻质混凝土正得到迅速发展。本文分析了钢筋轻 骨料混凝土梁结构的承载能力 ， 研究了载荷在梁上不 同位置移动过程中梁的变形和受力。 1 数值模 拟 采用线弹性力学模型 ， 为了清楚地反映钢骨轻 骨料混凝土梁的应力 、 应变开展情况， 本文采用的是 钢筋与轻骨料混凝土分离式模型 。单元类型采用 的是八节点六面体单元， 数值模拟分析梁的网格划分 见图 1 ， 其材料参数如表 1 所示。 图l 钢骨轻骨料混凝 土梁模型 2模拟 实例 本文模拟的钢骨轻骨料梁梁截面尺寸 2 0 0 m m X 3 5 0 m m， 长度 3 6 0 0 m m； 工 字钢型号 I 1 2 ， 断面尺寸 7 4 m m 1 2 6 m m， 厚 度 8 4 ram， 长 度 3 6 0 0 m m。 纵 筋 型 号 4 d P 1 2 ， 直径 1 2 m m， 长 度 3 6 0 0 m m。箍 筋 型 号 d p 6 2 0 0 ， 直径 6 m m， 间 距 2 5 0 m m。工 字钢 位 置 ： 水平 向居 中， 垂直向底部距梁底面 1 0 0 ra m。纵筋位置 ： 左右、 上 下对 称布置 ， 纵 筋 中心距梁 底面 3 1 n l r l l ， 距梁 侧 面 3 1 i l n l 。箍筋位置： 位于纵筋搭建 的外轮廓上， 与纵筋 相粘结箍筋间距 2 5 0 m m， 以梁中部对称布置， 最外面 的箍筋中心距梁端面为 5 0 m m 。 表 1 材料 参数 梁的约束条件为在梁左右两端距端面 2 5 0 m m范围 内梁底面固支， 其余部位 自由 。梁的加载方式分五 步： 第一步只考虑材料 自重作用下梁的受力； 第二步为 材料自重加 2 5 0 m m处均布荷载作用下梁体受力； 第三 步材料 自重加 5 0 0 m m处均布荷载作用下梁体受力； 第 四步材料 自 重加 7 5 0 r fl l n处均布荷载作用下梁体受力； 第五步材料 自重加 1 0 0 0 m m处均布荷载作用下梁体受 力 ， 即需要计 算 5个工 况 。均 布压 力荷载 为 恒载 P= 0 5 N n ( 压力) 。模拟结果如图2 图 1 0 。 图2 工况 1 梁整体位移和变形 ( mm ) ( 1 ) 梁的变形和位移结果。由模拟结果图 2 图 1 O可看出梁在非对称荷载作用下， 随着荷载向跨中 移动， 跨中底部边缘垂直向位移增多， 并成线性关系，