基于ANSYS的钢筋混凝土结构裂缝分布及宽度研究

摘要

钢筋混凝土结构在设计荷载作用下,在其受拉区出现裂缝是难以避免的,过大的裂缝不仅影响结构的安全性还影响结构的耐久性,必须通过配筋来限制裂缝开展宽度。ANSYS中的SOLID65是专门为分析混凝土结构定义的单元,可以显示结构的应力应变,还可以显示裂缝的分布情况,但不能计算裂缝的宽度。本文在总结国内外裂缝研究工作的基础上,以传统的裂缝宽度计算理论为基础,推导建立了可以在ANSYS中实现的裂缝宽度理论计算公式,进行钢筋混凝土裂缝分布和宽度的研究工作。
　　 本文的主要研究工作如下:
　　 1、查阅了大量的国内外资料,介绍了钢筋混凝土结构裂缝宽度的计算理论,并将国内外的裂缝宽度公式进行了对比分析,找出其异同点。
　　 2、由于ANSYS裂缝模型是弥散裂缝模型,本身不能计算裂缝宽度。本文从传统的裂缝计算公式找到思路,即根据裂缝间距内,钢筋应变积分与混凝土土应变积分之差求得平均裂缝宽度,然后考虑扩大系数得到最大裂缝宽度理论。根据这一原理,采用ANSYS二次开发工具APDL编写了实现计算裂缝宽度的公式。
　　 3、给出钢筋混凝土简支梁算例,将ANSYS中计算的裂缝宽度与规范计算出的裂缝宽度进行比较,得出推导公式计算的裂缝宽度精度满足要求,可以应用于工程实际。
　　 4、温福铁路大垄大桥32m简支梁采用ZQM900型造桥机进行移动模架施工,移动模架临时支撑在空心墩身上,采用ANSYS对墩身开孔处应力进行计算,导出裂缝分布及宽度,确定开口孔处的合理配筋。