陈穗茵

(广东工业大学土木与交通工程学院，广东广州510000)

为了更清楚地认识钢筋混凝土的荷载性能，以简支梁受集中力为例，采用ANSYS软件分析了混凝土开裂、混凝土开裂过程中及混凝土开裂后钢筋屈服，研究钢筋和混凝土的应力变化情况。

1 钢筋混凝土简支梁实例分析

1. 1 设计模型及参数选取

采用三维模型，对矩形截面钢筋混凝土简支梁进行模拟分析。梁单元混凝土和钢筋采用Solid65单元和LINK8单元进行分离式建模。采用tb,concr matnum混凝土的破坏准则和缺省的本构关系，采用tb,miso,输入混凝土的应力应变关系曲线(多折线实现)，确定屈服准则、流动法则、硬化法则。

1.2 有限元模型的建立

钢筋混凝土梁，横截面尺寸为b×h=150 mm×250 mm，梁的跨度为L=1.9 m(图1)。梁内受拉纵筋2φ12，架立筋采用2φ6，箍筋采用φ6@100，钢筋保护层厚度为25 mm。对于梁中所采用的钢筋，弹性模量为2.1×105MPa，抗拉强度设计值为285 MPa，泊松比为0.3。混凝土的弹性模量为2.66×104MPa。相对于峰值压应力的应变以及极限压应变分别为0.002和0.0037。

图1 有限元模型

1.3 定义ANSYS 数值

(1)定义tb,concr的两个系数。钢筋本构模型采用弹性强化二折线模型。如图2,一般的文献建议先取为0.3～0.5(江见鲸)。本例建议此值取大些，即开裂的剪力传递系数取0.5,(规定应大于0.2)闭合的剪力传递系数取1.0。支持此说法的还有现行铁路桥规的抗剪计算理论，以及原公路桥规的容许应力法的抗剪计算。

图2 钢筋配筋

(2)定义混凝土的应力应变曲线。 单向应力应变曲线很多，常用的可参考混凝土结构规范，其中给出的应力应变曲线是二次曲线+直线的下降段，其参数的设置按规范确定即可(图3、图4)。……