锚固区预应力局部受荷的数值模拟
分丝管型索鞍锚固区局部应力简化模拟

分丝管型索鞍锚固区局部应力简化模拟张少华【摘要】以某矮塔斜拉桥为工程背景,利用Hypermesh+Abaqus联合仿真的思路,模拟分析了该桥索塔分丝管型索鞍锚固区鞍下混凝土的应力情况.介绍了有限元联合仿真的思路、等效均匀面荷载和等效线性面荷载的推导,并给出了在不同荷载作用模式下索塔混凝土的主要分析结果.结果表明:分丝管外围混凝土会出现较大的主应力,但很快扩散至均匀;分丝管下缘混凝土最大主拉应力在不同荷载作用模式下差异较大,且在环向均匀面荷载下比在环向线性面荷载下明显要大.【期刊名称】《重庆交通大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2019(038)004【总页数】6页(P29-34)【关键词】桥梁工程;矮塔斜拉桥;分丝管型索鞍;等效面荷载;局部应力分析【作者】张少华【作者单位】商丘市公路管理局,河南商丘,476000;商丘市公路管理局设计院,河南商丘,476000【正文语种】中文【中图分类】U4420 引言斜拉桥的索塔锚固区构造复杂,且承受较大的集中力,一直是设计关注的重点。
由于拉索经由索鞍将缆索系统的巨大竖向分力传递给索塔,荷载的集中传递必然引起该区域的应力集中,因而该区域的局部受力情况就显得特别重要。
张奇志等[1]在对钢锚梁索塔锚固区局部应力分析的基础上,发现在锚固区存在较大范围的拉应力,并建议设置一定的环向预应力;汪昕等[2]针对钢-混凝土组合索塔锚固区在斜向索力作用下的传力形式,开展了荷载传递与分配关系的研究;唐可等[3]针对荆岳长江公路大桥索塔锚固区开展了实桥受力机理的试验研究,发现斜拉索的竖向力主要由混凝土桥塔承受;刘钊等[4]针对两座大型斜拉桥索塔锚固区开展了模型试验及对比研究,探讨了索塔锚固区的抗裂安全系数和极限承载力等。
目前关于索塔锚固区的研究主要针对钢锚梁、钢锚箱等锚固构造形式进行开展。
矮塔斜拉桥是介于常规斜拉桥(主梁较柔,抗弯刚度不大)和连续梁、连续刚构桥(通常梁高较大,抗弯刚度较大)之间的一种过渡性桥梁结构。
预应力混凝土中预应力损失的数值模拟

预应力混凝土中预应力损失的数值模拟1. 引言预应力混凝土是一种重要的结构材料,具有较高的强度和耐久性。
在预应力混凝土中,预应力损失是一种普遍存在的现象,它会对结构的性能和安全性产生影响。
因此,对预应力损失的数值模拟研究具有重要的理论和实际意义。
2. 预应力损失的分类预应力损失可以分为瞬时损失和时间依赖性损失两种类型。
瞬时损失主要包括初始损失和传递损失。
初始损失是由于张拉后混凝土的收缩产生的,而传递损失是由于张拉钢筋和混凝土之间的摩擦力和锚固力产生的。
时间依赖性损失主要包括徐变损失和松弛损失。
徐变损失是由于混凝土的徐变而引起的,而松弛损失则是由于张拉钢筋的松弛和混凝土固结引起的。
3. 预应力损失的数值模拟方法预应力损失的数值模拟方法主要包括经验公式法、理论分析法和数值模拟法三种。
(1)经验公式法经验公式法是根据实验数据和经验公式计算预应力损失的方法。
这种方法简单易行,但精度较低,适用于小型结构和初步设计。
(2)理论分析法理论分析法是根据混凝土力学和材料力学理论,通过建立数学模型求解预应力损失的方法。
这种方法精度较高,但需要较高的数学和力学知识,适用于大型结构和深入研究。
(3)数值模拟法数值模拟法是通过计算机模拟混凝土和钢筋之间的相互作用,求解预应力损失的方法。
这种方法精度较高,适用于各种结构和复杂情况。
4. 数值模拟方法的流程数值模拟预应力损失的方法主要包括以下几个步骤:(1)建立数学模型建立数学模型是数值模拟的第一步。
模型应包括混凝土、预应力钢筋以及周围环境等要素。
其中,混凝土应考虑材料的非线性性、徐变性和损伤性等因素,预应力钢筋应考虑张拉、松弛和徐变等因素。
(2)确定边界条件边界条件是数学模型的重要组成部分。
边界条件包括预应力钢筋的预应力和张拉方式,混凝土的初始状态和加载方式等。
(3)求解数学模型求解数学模型是数值模拟的核心步骤。
求解方法主要有有限元方法、网格方法和边界元方法等。
(4)验证数值模型验证数值模型是数值模拟的最后一步。
预应力混凝土T梁锚固区受力分析与验算

|试 验 与 检 狈厂王 倩,等:预应力混凝土T 梁锚固区受力分析与验算N C 预应力混凝土 T 梁锚固区受力分析与验算王倩!朱自萍!谢玉萌!刘婉癑(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心,安徽合肥230088)摘要:根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范M JTG 3362 — 2018)新增的后张预应力混凝土锚固区验算规定,对广泛使用的T 梁锚固区进行分析和验算,以某30 m 预应力混凝土 T 梁为例验算梁端和三角齿块的截面和配筋。
计算结果表 明:原有T 梁端部锚固区截面配筋满足规范要求,负弯矩区三角齿块锚后牵拉和局部弯曲不满足规范要求,需要增加配筋、改善 构造。
关键词:锚固区验算;T 梁锚固区;三角齿块;锚后牵拉;局部弯曲中图分类号:U443. 32 文献标志码:A 文章编号:1673-5781(2020)06-1109-040引 言装配式预应力混凝土 T 梁为预制标准化构件,具有刚度 大、变形小、伸缩缝少、行车舒适、技术成熟等优点,因此广泛应用在公路桥梁建设中,常用跨径范围为20〜40 m *整体受力 明确、技术成熟,局部锚固区受力复杂,计算不明确,使用过程 中也因配筋不当导致出现裂缝的事件较多*因此有必要对桥梁进行锚固区验算*预应力混凝土桥梁锚固区属于混凝土结构的D 区,即应力扰动区*美国《AASHTOLRFD 规范》中明确将混凝土梁桥 结构划分为B 区和D 区,分别进行设计,并给出了一些典型D区的设计方法*可以采用拉压杆模型、压力扩散模型以及三维有限元模型进行计算分析*我国2018年颁布的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362 — 2018)%&首次在国内给出应力扰动 区(D 区)的概念,并将后张锚固区划分为局部区和总体区两个区域,分别进行计算*本文结合该规范新增锚固区规定,对某30m 跨径预应力混凝土 T 梁锚固区进行验算*1计算规定1.1梁端锚固区计算在后张预应力混凝土端部锚固区的总体区内'存在多个受拉区域'如图1 所示'锚固力从锚板向全截面扩散过程中'会产生劈裂应力,其合力称为劈裂力*当锚固力作用在截面核心之外时,锚固区受拉侧边缘还存在纵向拉应力,其合力为边缘拉力*锚固面压陷和周边的变形协调要求,将在锚固面边缘产生剥裂应力,其合力称为剥裂力*ab图1后张预应力混凝土端部锚固区内的受拉效应1.1.1端锚劈裂力计算单个锚头引起的端锚劈裂力设计值按下式计算:T b ,d / 0.25P X1 + 刃2%1 —刃―子& + 0. 5P d sin (1)劈裂力作用位置至锚固面的水平距离:d b = 0. 5( — 2? +e sin ,(2)式中:P d 为预应力锚固力设计值,取1 2倍张拉控制力卫为锚垫板宽度;为锚固端截面高度;为锚固力偏心距,即锚固力作用点距截面形心的距离"为锚固力在截面上的偏心率*收稿日期:2020-06-11 ;修改日期:2020-07-01作者简介:王 倩(1990 — ),女,安徽合肥人,研究生,工程师.《工程与建设》2020年第34卷第6期1109|试验与检测「王倩,等:预应力混凝土T梁锚固区受力分析与验算S=2e/h,为力筋倾角*对于由一组密集锚头引起的锚下劈裂力设计值,采用锚固力合力值代入式(1)计算;对于非密集锚头引起的锚下劈裂力设计值,按单个锚头分别计算,取各劈裂力最大值*相邻锚垫板中心距小于2倍锚垫板宽度的,定义为密集锚头*一组密集锚头的总垫板宽度c取该组锚头两个最外侧垫板外缘之间的间距*112剥裂力计算由锚垫板局部压陷引起的周边剥裂力按下式计算:T s.=0.02max{P.-}(3)当两个锚固力中心距大于0.5倍锚固端截面高度时,剥裂力按式(3)和式(4)计算取大值*.9eTs,=0.45P.•(1)(4)h式中:巴2为同一端面上,第Z个锚固力设计值;氏为锚固力设计值的平均值,即2.g(I11+P d2)/2;s为两个锚固力的中心距;h为锚固端截面高度*113边缘拉力设计值计算求验算受力截面的截面尺寸和配筋。
预应力锚索框架梁边坡支护数值模拟

预应力锚索框架梁边坡支护数值模拟
邵勇;覃仁辉
【期刊名称】《地球科学与环境学报》
【年(卷),期】2010(32)3
【摘要】基于贵阳市小河区某公路滑坡,拟采用预应力锚索框架梁进行治理.通过FLAC-3D软件对这一支护体系进行效果评价,得出位于支挡面上部的结构体系受力较大,其中竖梁所受弯矩要大于横梁,运用时宜加强竖梁的设计.支挡面顶部的滑体位移要大于底部,由于锚索不能承受压力,致使框架梁发生转动,因此设计时宜把底部一排的锚索换成全黏结锚杆.锚固长度为6 m时支护效果最佳,增大锚固长度对支护效果没有实质性的提高.
【总页数】4页(P307-310)
【作者】邵勇;覃仁辉
【作者单位】南京大学,地球科学与工程学院,江苏,南京,210093;贵州大学,土木建筑工程学院,贵州,贵阳,550003
【正文语种】中文
【中图分类】TU45%P642
【相关文献】
1.软岩高边坡预应力锚索框架梁支护结构的试验研究 [J], 王光勇;冉隆飞
2.预应力锚索框架梁砼边坡防护技术在路堑高边坡防护中的应用 [J], 李冠明
3.挖方边坡复合支护防护工艺——论锚管桩+锚索+框架梁复合支护防护工艺对挖
方边坡进行加固 [J], 郑立君;王野
4.预应力锚索框架梁在某多级边坡治理工程中的数值模拟 [J], 吴维义;
5.预应力锚索框架梁在路基高边坡防护中的应用 [J], 何志俊
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锚下局部应力验算

锚下局部应力验算本设计锚具采用OVMl5-19型锚,锚垫板尺寸320mm×310mm×240mm,锚板φE=217,F=90,螺旋筋φG=400,φH=20,I=60mm,N=8,孔距280mm。
1:抗压强度公式:N j≤N u=0.6(βR a+2μtβ2he R g)*A c从《桥梁施工及组织管理》P47上可查到:混凝土锚块的最小外廓尺寸:a=400十50=450(mm)取锚块的尺寸为550cm×470cm(中间由直径100mm的预应力孔道),故A d=470×550-1002×π/4=250650(mm2)锚垫板面积:A c=3202-1002×π/4=94550(mm2)β=(Ad/Ac) 1/2 =1.6282螺旋筋:a j=20×20×π/4=314(mm2)d he=400mm,S=60mm, R g=240MPa,R a=28.5MPaμt=4(a j/d he)*s=0.0523A he=(4002-1002)×π/4= (mm2)> A c=117750(mm2)故N u=βhe=(A he/A c)1/2=1.1162μtβ2he R g =31.3 βR a =46.4因为2μtβ2he R g >0.5βR a故0.6(βR a+2μtβ2he R g)*A c 应变为0.9βR a A c0.9βR a A c =3948(kN) (kN)锚固处力(锚下力以张拉预应力钢束16#时为最大):N j = 1230*2260=2780(KN)<N u=3948(kN)故满足局部承压要求。
2.抗裂性验算由《结构设计原理》P201可查到,公式:N j≤N f=0.09α(AR l+45A g)α=V/(1-λ) ≤10对于局部承压构件需要进行抗裂性验算。
而本设计中垫板为矩形,故:V= 2,b=320mm,h=60×8=480mm。
斜拉桥索塔锚固区局部应力分析

3 1 计算 模型选 取 .
根据对 本桥 总体受 力计 算 分 析 , 大 拉 索为 索塔 最
中 彳 柱 回 z
李 珍斜 桥 塔 固局 应 分 三 :拉 索 锚 区 部 力 析
中负 号代表 压应 力 , 正号代 表拉 应力 ) 。
9 第 期 0 年 2 1 1
的顶 部 , 该部 位 拉 索 与 主梁 的夹 角 最 小 , 位 于 该 且 故 部位 的索 塔 锚 固 区节 段 受 到 的索 力 最 大 。故 模 型 选 取最外 端 的 1对索 以及 桥塔顶 端 3n 范 围进 行局部 空 l 间应力 分 析 。分 析 采 用 通 用 的空 间计 算 有 限元 程 序
( 图 1 。塔 柱采用空 心箱形 断面 , 见 ) 上塔柱塔 壁厚 度为 10 中间设钢锚梁 。 .0m,
相应 的水 平位移。最终 , 内水 平分力 由索塔与 钢锚梁 面 共同承担 ; 向分力 通过 牛腿传 到塔身 后 , 竖 全部 由索 塔 承受 ; 间索在 面外 的水平分力 由索塔 与钢锚梁共 同承 空 担 。钢锚横梁结构构造见 图 2 。
直, 以保 证 掘 进 面 土 层 均 一 性 , 而 防 止盾 构 产 生 过 从 大 的轴 线偏 差 。
参考 文献 :
[ ]韦 凯 . 土 地 层 中盾 构施 工 对 既 有 地 铁 沉 降 的 影 响分 析 [ ] 华 东 1 软 J.
监 测情 况 , 不 断优 化 盾 构 施 工 参 数 , 理 选 定 推 进 应 合
速 度 、 衡 土 压力 及 出土 量 , 格 控 制 轴 线 偏 差 及 纠 平 严 偏 量 。根 据 现场 实测 , 构 穿 越 加 固 区 , 大 轴 线 偏 盾 最 差 约 5 m, 允许 轴线偏 差 范 围内。 0m 在
体外预应力加固锚固块及转向块受力分析

体外预应力加固锚固块及转向块受力分析杨建兵冯守金杨黎(山东省滨州公路工程有限公司,山东滨州256600)摘要:为了保证加固质量及施工安全,需要对锚固块及转向块进行受力分析。
通过采用实体有限元分析软件MIDAS FEA3.60,建立锚固块及转向块局部受力分析模型,分别对锚固块、转向块的应力、变形、抗剪承载力及T梁锚固区局部应力等进行计算。
得出以下结论:(1)锚固块及转向块的最大应力和最大位移,均小于Q345C钢材的屈服强度,锚固块及转向块的强度满足设计要求,结构均处于弹性受力状态;(2)在考虑体外预应力钢绞线对T梁局部腹板锚固区域影响下,局部应力满足设计要求,结构处于安全状态;(3)在考虑50%锚栓及粘钢胶共同参与受力情况下,锚固块的抗剪承载力满足设计要求;(4)锚固块和转向块的主要受力构件在疲劳荷载作用下,其正应力幅和剪应力幅均小于疲劳强度,抗疲劳性能满足规范的要求。
关键词:预应力混凝土;体外预应力;加固;锚固块;转向块中图分类号:U448.35文献标识码:B文章编号:1007-6344(2022)05-0199-040引言河南S235线坞罗大桥位于巩义市境内西村镇S235线与坞罗水库交汇处,跨越坞罗水库。
该桥建于1993年,桥梁起止桩号为K93+815.450~K94+122.530,中心桩号为K93+969.000,跨径布置为6×50m,桥梁全长307.50m,桥面布置为:0.5m护栏+14m行车道+0.5m护栏=15.0m。
上部结构采用50m预应力混凝土简支T梁,桥面连续。
翼缘板预制宽度2.47m,梁间距2.506m,翼板干接缝宽度0.036m,下缘马蹄自跨中渐变至梁端宽度0.50~0.72m,腹板自跨中渐变至梁端宽度0.18~0.40m,梁高度2.60m。
横桥向由6片T梁组成,下部结构采用柱式墩台,钻孔灌注桩基础。
该桥设计荷载为:汽-超20,挂车-120。
2019年检测发现,该桥上部结构T梁腹板跨中位置处存在斜向裂缝,部分裂缝已延伸至马蹄部位,经分析判段,主要由于该桥T梁抗弯承载能力不足导致,属于结构受力裂缝。
地震作用下压力型锚索孔周边岩体应力数值模拟

地震作用下压力型锚索孔周边岩体应力数值模拟叶红;陈燕平【摘要】In order to study on the anchor mechanism of cable more precisely,the surrounding rock dynamic stress of an-chor hole under the earthquake load were studied by numerical simulation through FLAC3D software,and the effect of gradient elastic modulus,the gradient Poisson's ratio,the gradient cohesion,the gradient internal friction angle of the rock mass sur-rounding anchor hole on the compressive stress of mortar and the shear stress of the rock mass surrounding anchor hole under the earthquake load were investigated. The results showed that the gradient elastic modulus had a really significant effect on the shear stress of the rock mass surrounding anchor hole,and the gradient cohesion and the gradient internal friction angle also in-fluences the compressive stress of mortar and the shear stress of the rock mass surrounding anchor hole. The results enriched the content of anchorage type pressure mechanism under the earthquake load,which can supply reference to engineering.%为了更加精确地研究压力型锚索的锚固机理,通过FLAC3D 软件对地震作用下压力型锚索孔周边岩体的动态应力状态进行了数值模拟,研究了地震作用下锚索孔壁周边岩体梯度变化的弹性模量、梯度变化的泊松比、梯度变化的凝聚力、梯度变化的内摩擦角对砂浆受到的压应力和锚索孔周边岩体受到的剪应力的影响。
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所 以工程上 将等 于构 件 高 度 的这 一 过 渡 区段 称 为
端 块. 块 以外 的应 力用 初等梁 理论进 行分 析 , 端 但在
端 块 以 内 初 等 梁 理 论 就 已 不 再 适 用 [ . 时 端 块 的 1 同 ]
2 有 限元 分 析 箱 梁 锚 固区局 部受 力
由于 端 部锚 固区域 的应力 分 布 复杂 , 常 可采 通
受 力情 况 比较 复杂 , 不仅存 在着 不均匀 的纵 向应力 ; 而 且存在 剪应力 和 由弯矩 引起 的横 向拉 应力.
用深度 有 限 元 建模 方 法 ( 体 级 ) 进 行 精 确 的分 实 来
析 . 引 以下 为 用有 限 元分 析 计算 的不考 虑 预 留孔 道 的情形 的应力 分布 规律.
隶 光 英 , 王 庆 国
( 西 铁 路 工 程 职 业 技术 学 院 , 南 7 40 ) 陕 渭 10 0
摘 要 :在 预应 力混凝 土结构 中, 由于锚 固 区受到较 大集 中力作 用 , 容 易在 受压 区附近 产 生微 裂缝 甚 很
至 可能发 生脆性破 坏 , 对结构 的使 用寿命和 安全将 产 生严 重影响. 如果 清楚 的分析 出锚 固 区受力的详 细
特点 , 同时采取 有 效对策 , 这样就 可 以避 免 裂缝 的产生 或发 生脆・ a  ̄ 事故 , 而提 高结 构的耐 久性. t t- g 从
关 键 词 :锚 固 区 ; 部 受荷 ; 值 模 拟 局 数 中 图 分 类 号 :TU3 1 3 1 . 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 : 1 7 — 1 9 2 1 ) 4 0 9 - 0 6 1 1 X( 0 0 0 - 0 3 3
区内横 向拉 应力 沿 X轴 的最大 值为 1 7MP , Z . a 比 轴 的最大值 13MP . a稍微大一 些 , 主要是 因为 端 这 截面 的长短边 尺寸不 同.
2 1 建 立 模 型 .
1 箱 梁 锚 头 部 位局 部 受 力分 析
箱梁 桥 一般 采 用后 张 法 预应 力混 凝 土 , 预应 力
束穿在 构建 的孔道 中 , 后 预 施应 力 在 断 面处 并 予 然
以锚 固 , 在锚 固区内 的应 力分 布一般 比较复 杂 , 于 属 三 向受力 状 态. 图 1 示 : 如 所
第2 O卷 第 4期
21 0 0年 1 2月
湖 南 工 程
学 院 学 报
V0 . 0 No 4 12 . .
De . c 2Ol O
J u n lo u a n t u eo gn e ig o r a fH n n I si t f t En i e rn
锚 固 区 预 应 力 局 部 受 荷 的 数 值 模 拟
域 , 渐转换 成均 匀分 布的轴 向压应 力 , 逐 同时产 生横
O 引 言
当构件 的端 面 中心在 受 到局 部 荷载 作用 时 , 锚 下 截面 的压应力 非 常集 中 , 过 随 着构 件 中受 力 点 不 离锚 具 的距 离越 远 , 截面 应力将 逐步扩 散 , 后被 其 最 均匀 地分 布到整个 截 面 上. 因此工 程 上 将 构件 锚 固 区分 为 了过 渡段 和 中 间段. 量 的试 验 和 理论 研 究 大 表 明n : 个 过 渡 区段 的长 度大 约 等 于构 件 的高度 ]这
图 2 混凝 土锚 区应 力 计 算 简 化 模 型
一
般混 凝 土假 设 为线 弹 性材 料 , 材 料具 有 一 且
图 1 端 块 集 中 力作 用
定 的抗拉 强度 . 型如 图 2所 示. 时参 考 OVM1 模 同 5
—
锚 块 的巨大预 应力通 过构 件端部 的局部 受压 区
7全锚 具 的 垫板 尺 寸 参 数 , 型 相 关 尺 寸 取 为 : 模 c
收 稿 日期 : 0 O 7 2 2 1 —O —1
作 者 简 介 : 光 英 (9 3 ) 男 , 教 , 究 方 向 : 程 结 构 受 力 分 析 . 袁 18一 , 助 研 工
9 4
湖南 工程学 院学报
21 0 0年
= 2 0m m , 0 a= 1 0 m , - 6 0 1i , 0 0m b 0 Tm h= 1 0 m . 4 0m
置 为模型几 何 中心.
图 6 Z方 向等 值应 力 与 位 移
竖 向压应 力 、 向拉 应力 、 向剪应 力 如 图 4 横 竖 ~
图 6 在锚 具 下端 截 面 产生 了横 向拉应 力 最 大值 约 , 1 7 a和剪应力最 大值约 1 . a 同时 , 裂范 中 C 0取 值为 3 . M— 5 4 5G
P , 松 比 按规 范采 用 0 2 所选 的单元 为 A a泊 .; N— S S中的 S I 4 Y OL D 5单 元 ( 点 三维实体 单元 ) 如 8节 , 图 3在模 型 的底 面部 位 施 加位 移 约束 , 垫 板上 施 在 加 4 . a的 均 布压 力 荷 载 , 效 于 1 7 . N 4 6MP 等 9 0 1k 的局部压力 ( 其值 为 O VM1 —7 具 中七根 钢 绞线 5 锚 施 加上 0 8倍极 限荷 载 1 6 a时 之 和 ) 荷 位 . 8 0MP 受
,
向拉应 力 和剪应力 . 在端 部力 系与梁 主体 之 间 , 的 力 传递 主要呈 曲线形 力流 , 流的 曲率 大小 不一 致 , 力 存 在 的 区域 应 力 也 不 相 同. A 区是 凸 向块 体 的 中 在 线, 产生 压应 力 ; B 区 曲率 成 反 向 , 流 走 向与外 在 力 向弯 曲 , 生横 向拉 应力 ; C区力 流呈 平行 线 , 产 在 又 转 为轴 向压应 力. 果要进 行精 确 的定 量分 析 , 般 如 一