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

RPC材料的出現(xiàn)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(guó)際工程材料領(lǐng)域一個(gè)新的研究熱點(diǎn),，但我國(guó)對(duì)RPC的研究?jī)H限于材料性能階段，對(duì)RPC在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面的研究較少,。針對(duì)這種現(xiàn)狀,，筆者嘗試性地對(duì)RPC應(yīng)用于鐵路預(yù)應(yīng)力橋梁時(shí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yù)應(yīng)力T梁尺寸參數(shù)RPC預(yù)應(yīng)力T梁結(jié)構(gòu)采用跨度20m鐵路低高度后張法預(yù)應(yīng)力混凝土標(biāo)準(zhǔn)梁（圖號(hào)：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(nèi)的梁段腹板厚0.18m；距梁端0.87m長(zhǎng)度范圍內(nèi)的梁段腹板厚1.06m（腹板與梁下緣等寬）,，中間2.68m范圍內(nèi)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(yù)應(yīng)力鋼筋。具體尺寸如所示,。

1.2基本數(shù)據(jù)梁計(jì)算跨度L=20m,，梁全長(zhǎng)L0=20.6m，梁高h(yuǎn)=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(shè)備：道碴槽寬3.9m，軌底至梁頂按0.6m設(shè)計(jì),，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(jì)算采用中活載普通活載,。活載沖擊系數(shù)為1.24,。

1.3各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)（1）RPC：密度：=26kN/m3,；抗壓強(qiáng)度等級(jí)：fcu.k=120MPa,；抗壓極限強(qiáng)度：fc=80MPa；抗拉極限強(qiáng)度：fct=12MPa,；彈性模量：Ec=4.8104MPa.

（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋（75鋼絞線(xiàn)）：?jiǎn)问娣e：Ay=142.99mm2,；預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：fpk=1860MPa；預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉計(jì)算強(qiáng)度：fp=0.9,，fpk=預(yù)應(yīng)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：fsk=335MPa；鋼筋抗拉計(jì)算強(qiáng)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(shè)計(jì)指標(biāo)：?

鋼絞線(xiàn)：控制應(yīng)力值：con0.75fpk；最大應(yīng)力值：p0.65fpk,。RPC：最大壓應(yīng)力值：c0.75fc,；最大拉應(yīng)力值：ct0.70fct。荷載作用階段：鋼絞線(xiàn)：最大應(yīng)力值：p0.60fpk,。RPC：最大拉應(yīng)力值：c0.50fc,；最大壓應(yīng)力值：ct0.70fct；最大主拉應(yīng)力值：tp0.70fct,；最大剪應(yīng)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(yù)應(yīng)力鋼筋3部分。

混凝土采用SOLIDE45單元,，主筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋采用LINK8單元,。由于需要對(duì)RPCT梁的端塊局部應(yīng)力進(jìn)行后續(xù)研究，對(duì)端塊網(wǎng)格劃分相對(duì)細(xì)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(duì)較密,，主要是考慮其與彎起的預(yù)應(yīng)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(jié)點(diǎn)來(lái)模擬簡(jiǎn)支支座,。

2計(jì)算結(jié)果分別對(duì)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(jì)算,，結(jié)果如所示。

3結(jié)果分析根據(jù)ANSYS運(yùn)算結(jié)果,，分別對(duì)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(jié)果。

由數(shù)值可知,，對(duì)于跨中各特征值,，ANSYS計(jì)算值與初等梁理論計(jì)算值基本相符,，此外，根據(jù)ANSYS計(jì)算結(jié)果,，箱梁最大主拉應(yīng)力值發(fā)生在預(yù)應(yīng)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(qiáng)螺旋筋的真實(shí)情況造成的,，實(shí)際工程中錨固端有內(nèi)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(yīng)力集中并且承擔(dān)了大部分的主拉應(yīng)力，一般不會(huì)在錨固處出現(xiàn)主拉應(yīng)力的問(wèn)題,。

4結(jié)語(yǔ)用RPC替代普通混凝土用于鐵路預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁,，通過(guò)建立ANSYS有限元模型進(jìn)行計(jì)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(jié)論,，可為RPC今后在結(jié)構(gòu)領(lǐng)域方面的應(yīng)用與研究提供參考,。