预应力混凝土无梁屋盖的温度应力分析(2)
时间:2013-08-26 13:55
来源:发表吧
作者:发表吧
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考虑到楼板存在后浇带，在后浇带处用无粘结预应力筋连接，为模仿后浇带的无粘结预应力，根据设计图纸上的无粘结预应力筋的数量和预应力的大小转化为均布荷载施加到后浇带处的板边.根据前面对温度场的分析结果，一天内板内外表面的最大温差为25.0℃，为简化计算日照温度荷载，直接在板的内外表面施加25.0℃的温差.
由于日照温度荷载是瞬态温度荷载，在其作用下板的应力分布具有周期性，其周期性不受后浇带的影响，故对板在日照作用下的应力分析时，对所取柱网单元的板的边界均采用对称约束.此外，对各个柱子的底面施加固定约束.
3.2.3计算结果分析
通过ABAQUS对该工程进行有限元分析，计算结果如图8和图9所示.从图中可以看出，板顶的主应力小于零，属于压应力，板底的主应力为拉应力，板底拉应力在托板四周对称分布，其应力较大值均在托板附近.为进一步分析板底最大拉应力，提取托板顶角上部板底节点板中心节点各节点的主应力值，如图10所示.
3.3.2施加荷载和约束的方法
由于混凝土的前期收缩，后浇带的保留，以及年温度收缩应力的变化，故在此进行两步分析：第1步保留后浇带，施加收缩当量温差，此时边界条件为板四周为自由；第2步为浇筑后浇带以后，无粘结预应力荷载根据设计图纸上的无粘结预应力筋的数量转化为均布荷载施加到板边，板边约束均采用对称约束，同时把年温差荷载施加到板上.在这两步中，柱子底面均施加固定约束.
3.3.3计算结果分析
通过ABAQUS对结构在收缩当量温差和季节温差共同作用下的应力进行计算，计算结果如图11和图12所示.从图中可以看出，板顶的主应力有拉应力和压应力，但拉应力很小.板底的主应力为拉应力，其较大的拉应力主要分布在后浇带边缘的板块，并在托板附近，与托板边缘平行.为进一步分析板底最大拉应力，取托板顶角上部板底节点板中心的各节点的主应力值，如图13所示.由于结构采用的是C35混凝土，ftk=2.20MPa，从图13可以看出，在托板附近的最大主拉应力已经大于混凝土的轴心抗拉强度，因此，楼面板在温度收缩作用下会开裂.从图12中的应力分布可以看出，在理想状态下，屋盖在温度收缩作用下的温度收缩裂缝主要在后浇带附近，裂缝方向平行于轴线，由于板上下表面均有拉应力，则存在贯穿裂缝的可能.
4结论
通过对预应力混凝土屋盖在不同工况下的温度场应力分析，可以得出以下结论：
1）预应力混凝土屋盖在日照作用下的温度裂缝会发生在托板附近，方向平行于托板边缘，在托板顶角处裂缝方向与托板边缘成45°夹角且与该顶角对应的托板对角线垂直.
2）预应力混凝土屋盖在温度收缩作用下，温度收缩裂缝主要发生在后浇带附近，裂缝方向平行于托板边缘，由于板上下表面均有拉应力，则存在贯穿裂缝的可能.
3）预应力混凝土屋盖在控制裂缝时要充分考虑到温度荷载作用，可采取增设非预应力钢筋来抵抗温度荷载作用.
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