体外预应力钢-混组合梁长期挠度的有限元分析

秦卫雄; 谭建平; 李端峰; 邓继华

doi:10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.20250514001

交通科学与工程 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (03) : 82 -91. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.20250514001

体外预应力钢-混组合梁长期挠度的有限元分析

秦卫雄, 谭建平, 李端峰, 邓继华

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摘要

【目的】准确与方便地计算体外预应力钢-混组合梁的长期挠度。【方法】提出一种能综合考虑体外预应力筋、组合梁界面滑移及混凝土收缩徐变影响的有限元分析方法。首先，采用伯努利梁单元模拟钢-混组合梁中混凝土板和钢梁两个梁层，对离散的柔性剪力连接件则采用连续界面黏结滑移模型模拟，在考虑界面滑移的基础上建立组合梁单元模型，同时在模拟组合梁梁层的伯努利梁单元内部增设水平位移自由度，以改善采用常规低阶梁单元模拟梁层而有可能出现的“曲率闭锁”现象；其次，结合已有的多段多节点杆单元模型模拟体外预应力筋，用混凝土初应变法分析收缩徐变效应，提出能考虑收缩徐变效应的体外预应力钢-混组合梁有限元分析方法。研制出相应程序，对两个算例进行计算及参数分析，并与相关文献进行了对比。【结果】体外预应力筋对组合梁跨中挠度具有显著的抑制作用，降幅达43.7%；在收缩徐变效应下，跨中挠度随时间持续增大，累计增幅达134%，并在5 000 d后趋于稳定；在体外预应力筋截面面积相同的条件下，对比不同张拉应力工况发现，相较于无预应力状态，体外预应力筋可使跨中挠度最大降低15.54%。【结论】体外预应力筋及张拉应力值是长期挠度的重要影响因素。本文所提分析方法正确，可为分析其他体外预应力结构提供借鉴。