混凝土局部受壓一直廣泛存在于工程建設當中． 例如，規范中砌體結構的局壓，地基基礎的柱局壓，出現在大體積預應力后張法的錨固端等，這些都對結構正常使用的相關計算提出了很大要求． 本文模擬在試件混凝土的不同位置植入預應力筋與鋼筋網片以增加強度，提升試塊的局壓承載力，以經濟性與施工便利為前提，尋求一種提高混凝土局壓承載力的方法．
1、 素混凝土內植入預應力筋的模擬結果
本文采用 ANSYS 有限元軟件模擬． 鋼筋取彈性模量為 200000N / mm2，泊松比為 0． 3，采用C30 混凝土，取彈性模量為 13585N / mm2，泊松比為 0． 2，本構關系曲線見圖 1，試塊模型: 斷面為500mm × 500mm，高度為 800mm;局壓面取 100mm × 100mm，受力形式為中心軸向受壓，并在中心節點處施加均布荷載，具體模型見圖 2，圖 3． 為了對比預應力筋不同位置時的承載力，兼顧施工過程中的實際情況，采用在距混凝土模型頂部 50mm，100mm，150mm． 200mm，250mm 處植入如圖 4 形式的直徑 9． 5mm的1 ×7 股預應力筋，植入的預應力筋數量為3 組，上下間距為50mm，采用降溫法模擬，設置結束后開始模擬計算． 多次加荷求出極限荷載，然后將三片鋼筋網片整體向下平移 50mm，重復平移并模擬計算，最后模擬出預應力筋位置與極限承載力的曲線關系\\(如圖 5\\) ． 由于 ansys 裂縫開展圖形模糊，在預應力筋距頂部為50mm 時的試塊裂縫 cad 模擬見圖 6． 距模型頂端為 250mm 的裂縫 cad 模擬見圖 7．
2、素混凝土內植入鋼筋網片的模擬結果
采用相同的試塊模型，模擬方式采用 ANSYS 分離法建模，為了尋找最優的鋼筋網片植入位置，采用和預應力筋大致相同的鋼筋量，同樣在距混凝土模型的柱頂為 50mm，100mm，150mm，200mm，250mm 處植入如圖 8 形式的直徑為 6mm 的鋼筋網片 5 片，植入的鋼筋網片的上下間距為 50mm． 設置結束后開始模擬計算，求出極限荷載，然后將5 片鋼筋網片整體向下平移，計算出極限承載力做出整體模擬曲線\\(如圖9\\) ． 用 cad模擬繪制如下，其中，在鋼筋網片距頂部為50mm 時的試塊裂縫情況如圖10． 距頂部為250mm 的裂縫情況如圖 11．
3、結論與展望
通過簡單的闡述，可以得出，在局壓素混凝土中植入預應力筋鋼筋網片組可大幅度提高其極限承載力，但在不同位置的鋼筋網片組發揮的效力也不盡相同，其中:\\(1\\) 從圖 5 與圖 9 的對比可以看出，預應力筋的布置越靠近頂端承載力越高，遠離頂端承載力逐漸越低，說明承擔局部壓力部位主要是試塊的上部一定區域;\\(2\\) 對比裂縫圖可知，當預應力筋與鋼筋網片在上部約束住混凝土試塊時，裂縫的開展被限制，遠離試塊頂端時裂縫成“Y”字型大幅度開展，植入的預應力筋與鋼筋網片沒有對該部位裂縫起到限制作用;\\(3\\) 對比圖 5 與圖 9 的總折線圖得到圖 12，可以看出在預應力筋用鋼量略少于鋼筋網片的情況下，預應力筋的承載力是高于鋼筋網片的．從圖 10 可以看出承載力曲線預應力筋的曲線平滑，沒有大的折點，規律性強． 由此可以得知，當進行大體積的混凝土施工過程中，要限制結構的局壓破壞，可以采用植入預應力筋的方法，但如果考慮到施工問題或者混凝土試塊體積較小，可以考慮在植入鋼筋網片的方法，從而達到經濟性與實際施工便利的雙重目的．
參考文獻：
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