粉末混凝土的整體性探究

活性粉末混凝土（ReactivePowderConcrete，RPC）材料作為一種新型的水泥基復合材料，具有高強度、高韌性、高耐久性、良好的經(jīng)濟性能和環(huán)保性能等特點(diǎn)，比普通的高強混凝土具有更大的優(yōu)越性。

RPC材料的出現為鐵路橋梁向輕質(zhì)、大跨方向發(fā)展提供了可能。目前RPC已成為國際工程材料領(lǐng)域一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，但我國對RPC的研究?jì)H限于材料性能階段，對RPC在結構設計和應用方面的研究較少。針對這種現狀，筆者嘗試性地對RPC應用于鐵路預應力橋梁時(shí)的結構設計以及受力情況進(jìn)行了研究。

1有限元模型的建立1.120m跨度RPC預應力T梁尺寸參數RPC預應力T梁結構采用跨度20m鐵路低高度后張法預應力混凝土標準梁（圖號：專(zhuān)橋（02）2061-），梁高1.35m，高跨比h/L=1.35/20=1/14.8.

跨中至距梁端3.55m截面范圍內的梁段腹板厚0.19m；距梁端0.87m長(cháng)度范圍內的梁段腹板厚1.06m（腹板與梁下緣等寬），中間2.68m范圍內梁段腹板厚度從0.87m到1.06m線(xiàn)性變化。

梁肋中心距1.8m，共采用5個(gè)橫隔板橫向連接。每片梁布置6束6-75鋼絞線(xiàn)，14根25非預應力鋼筋。具體尺寸如所示。

1.2基本數據梁計算跨度L=20m，梁全長(cháng)L0=20.6m，梁高h=1.35m，直線(xiàn)梁。

恒載：自重：?jiǎn)纹褐?58.4kN，載荷取值q1=658.4/20.6=31.96kN/m；道碴及線(xiàn)路設備：道碴槽寬3.9m，軌底至梁頂按0.6m設計，二期恒載取值q2=22.84kN/m（單片梁）.

活載：列車(chē)豎向活載縱向計算采用中活載普通活載?；钶d沖擊系數為1.24。

1.3各項設計參數（1）RPC：密度：=26kN/m3；抗壓強度等級：fcu.k=120MPa；抗壓極限強度：fc=80MPa；抗拉極限強度：fct=12MPa；彈性模量：Ec=4.8104MPa.

（2）預應力鋼筋（75鋼絞線(xiàn)）：?jiǎn)问娣e：Ay=142.99mm2；預應力鋼筋抗拉強度標準值：fpk=1960MPa；預應力鋼筋抗拉計算強度：fp=0.9，fpk=預應力鋼筋彈性模量：Ep=1.95105MPa；鋼鉸線(xiàn)與RPC的彈性模量比n=Ep/Ec=4.0625.

（3）普通鋼筋（HRB335鋼筋）：鋼筋抗拉強度標準值：fsk=335MPa；鋼筋抗拉計算強度：fs=335MPa；鋼筋彈性模量：Es=2.0105MPa；鋼筋與RPC的彈性模量比：n=Es/Ec=4.1667.

（4）主要設計指標：

鋼絞線(xiàn)：控制應力值：con0.75fpk；最大應力值：p0.65fpk。RPC：最大壓應力值：c0.75fc；最大拉應力值：ct0.70fct。荷載作用階段：鋼絞線(xiàn)：最大應力值：p0.60fpk。RPC：最大拉應力值：c0.50fc；最大壓應力值：ct0.70fct；最大主拉應力值：tp0.70fct；最大剪應力值：c0.170fc。

1.4實(shí)體建模實(shí)體建模包括混凝土主筋和預應力鋼筋3部分。

混凝土采用SOLIDE45單元，主筋和預應力鋼筋采用LINK8單元。由于需要對RPCT梁的端塊局部應力進(jìn)行后續研究，對端塊網(wǎng)格劃分相對細一些。沿梁縱向：跨中以482mm為一單元，變截面處以134mm為一單元，端部以87mm為一單元，端塊橫截面共劃分出554個(gè)單元，端塊單元采用尺寸約50mm50mm87mm，其中腹板劃分相對較密，主要是考慮其與彎起的預應力筋的更好耦合。所有網(wǎng)格劃分以循環(huán)命令控制。采用約束支座尺寸范圍中心線(xiàn)上的節點(diǎn)來(lái)模擬簡(jiǎn)支支座。

2計算結果分別對梁在傳力錨固階段和荷載作用階段2種工況下進(jìn)行受力計算，結果如所示。

3結果分析根據ANSYS運算結果，分別對梁在傳力錨固階段和荷載作用階段的整體受力性能進(jìn)行分析，結果。

由數值可知，對于跨中各特征值，ANSYS計算值與初等梁理論計算值基本相符，此外，根據ANSYS計算結果，箱梁最大主拉應力值發(fā)生在預應力鋼筋錨固處，其值超過(guò)了8.4MPa的容許值，這個(gè)值的產(chǎn)生是由于建模過(guò)程中耦合法無(wú)法模擬錨固端墊塊及錨下加強螺旋筋的真實(shí)情況造成的，實(shí)際工程中錨固端有內置的螺旋鋼筋以及錨下墊塊，很大程度上分散了錨固處的應力集中并且承擔了大部分的主拉應力，一般不會(huì )在錨固處出現主拉應力的問(wèn)題。

4結語(yǔ)用RPC替代普通混凝土用于鐵路預應力簡(jiǎn)支T梁，通過(guò)建立ANSYS有限元模型進(jìn)行計算，得出了梁在傳力錨固階段和荷載作用階段梁的整體性能均能滿(mǎn)足要求的結論，可為RPC今后在結構領(lǐng)域方面的應用與研究提供參考。