预制竹筋多孔混凝土板抗弯性能理论分析

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发布时间：2021-09-04

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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510620；
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 510635)
摘要：通过抗裂度对预制板的开裂性能进行评价，并用Ansys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：iLiE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：TU528．72 文献标识码：A 文章编号：1008—0112(2015)08—0004—03
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Ansys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Ot 的定义：
r
r
其中b为板受弯截面的宽度(mm)；fn为截面的有效
高度(mm)；为多孑L混凝土抗拉强度(N／mm )；OL ，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 ：1．35 MPa，竹筋弹性模量E =1．8×
10 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
Ansys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Ansys中，
Solid65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Ansys软件
的Solid65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