考虑材料非线性时钢筋混凝土平面梁单元刚度的计算方法

在Cranston修正刚度矩阵迭代方法基础上,通过分步迭代措施和引入惩罚因子,对Cranston迭代方法进行了修正,解决了考虑材料非线性时,Cranston迭代方法计算钢筋混凝土平面梁单元的刚度有时不收敛的问题．     

增加主梁法加固钢筋混凝土梁桥的力学特性

针对常见的钢筋混凝土梁桥病害中普遍存在的上部结构承载力不足、桥下净空有限的情况,提出了一种增加主梁加固的新方法,并采用空间有限元分析了加固前后桥梁的静、动力性能.同时,分析了新增主梁与旧主梁的刚度比对于加固效果的影响.结果表明:采用增加主梁法加固钢筋混凝土梁桥,加固效果良好,对加固后桥梁的纵、横向刚度提高明显;新、旧主梁刚度比采用0.5～0.7时,可采用新增空心主梁法加固,加固效果明显且更为经济.     

求解钢筋混凝土平面梁单元刚度的改进算法

提出一种在考虑材料非线性的有限元分析中根据荷载的大小求解相应单元刚度的改进算法.通过讨论Cranston方法求解钢筋混凝土平面梁单元刚度的原理和步骤,指出其在某些情况下可能出现迭代计算不收敛的局限性,提出采用加速搜索区间法和二分法相结合进行钢筋混凝土平面梁单元的求解.基于该方法编写考虑材料非线性的平面杆系有限元程序,并用算例进行验证.结果表明该方法具有良好的收敛效果,可以在Cranston方法失效时采用.     

锈蚀和疲劳耦合下RC梁损伤演变分析和承载力评定

为了对钢筋混凝土(RC)梁的承载力进行准确快速评估，考虑锈蚀和疲劳耦合作用，对RC梁的静刚度进行了敏感性分析，给出了静刚度简化计算方法。以一钢筋混凝土简支T梁为例，计算了锈蚀和疲劳耦合作用下其承载力和刚度的退化情况，对比了不同刚度计算方法的差异，研究了钢筋面积对开裂截面刚度的影响，明晰了刚度与承载力的内在关联，根据承载力损失系数与刚度损失系数之间的关系，给出了基于频率的承载力计算公式。研究结果表明：锈蚀和疲劳耦合作用会加速桥梁承载力和刚度的退化过程；锈蚀对承载力和刚度影响主要体现在钢筋面积减小方面，锈蚀导致的钢筋与混凝土间粘结性能的降低对刚度影响不大；传统刚度计算公式中参数取值不易确定，会影响计算精度。本研究提出的刚度简化计算公式参数少、取值方便、计算结果较准确；对于开裂钢筋混凝土梁，承载力与刚度之间可以通过受拉钢筋面积相关联；承载力损失系数与动刚度损失系数有良好的相关性，可以采用文中给出的基于频率的承载力计算公式对薄弱截面位于跨中附近的开裂RC梁进行承载力评估。     

钢管混凝土拱桥弹塑性极限承载力分析的截面内力塑性系数法

结合钢管混凝土的本构关系模型,基于修正的拉格朗日列式单元增量平衡方程,采用单元节点截面内力塑性系数法建立了钢管混凝土空间拱单元弹塑性刚度矩阵,按当前刚度参数法对材料非线性与几何非线性进行分析,研究了钢管混凝土拱桥空间弹塑性稳定极限承载力非线性分析方法;采用初始内力法考虑阶段间体系转换及弹性内力的传递,计算分析了益阳资江三桥主孔钢管拱桥施工阶段及成桥使用阶段空间弹塑性稳定极限承载力,探讨了仅考虑几何非线性稳定安全系数与弹塑性稳定安全系数之间的区别.研究结果表明:几组钢管混凝土轴心受压构件和偏心受压构件弹塑性稳定极限承载力与试验结果较接近,验证了本文方法与程序正确、可靠;对于钢管混凝土拱桥,弹塑性稳定极限承载力比仅考虑几何非线性的弹性失稳临界力要小,必须考虑弹塑性对稳定安全系数的影响.     

基于在用RC简支梁桥的受弯刚度估算承载力

结合正常使用阶段钢筋混凝土(RC)简支梁的梁截面刚度变化规律的研究和对试验资料的分析,建立了在用RC简支梁受弯刚度与名义配筋率的关系公式,提出了基于在用RC简支梁桥受弯刚度估算承载力的简单方法.通过建立实际车辆加载时挠度与刚度的关系式,对实际桥梁进行检测验证,实验值与公式计算值吻合较好,为快速评定桥梁承载力提供了可行性参考.同时表明,在用桥梁由于裂缝开展、车辆碰撞、钢筋锈蚀等因素,其刚度和承载力都发生了相应的折减.因此,对于使用年限较长的在用桥梁,要做好防护与加固工作.     

碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁抗弯性能研究

为研究碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁的的抗弯性能,通过外加电流法获得锈蚀钢筋混凝土梁粘贴碳纤维布加固后进行受弯试验。结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁整体上随着钢筋锈蚀率的提高,其承载力和抗弯刚度不断降低;锈蚀严重时,会发生脆性破坏;锈蚀混凝土梁粘贴碳纤维布加固可以明显提高其承载力和抗弯刚度;同时随着钢筋锈蚀率的提高,抗弯刚度的增加幅度也不断提高,而承载力的增幅影响不大。在试验及分析结果的基础上,引入锈蚀梁整体刚度退化系数以及考虑到碳纤维布拱作用模式的影响,进而提出了碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算方法。     

浅谈钢筋混凝土与预应力混凝土桥梁的加固

我国公路建设中存在大量的钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁结构,有许多设计中桥梁承载力明显不足,并且随着使用年限的增加,桥梁强度刚度都有所降低,必须进行加固.针对这些桥梁,文章提出了几种基本加固方法,并讨论了各自的优缺点.     

基于纤维梁柱单元的钢筋混凝土柱往复荷载作用下破坏过程分析

为高效准确地模拟往复荷载作用下钢筋混凝土构件的破坏过程,基于结构精细化模拟分析平台(RSAPS)中的纤维梁柱单元模型,建立一种考虑损伤破坏的钢筋本构模型,并构建了材料破坏准则,从而建立了钢筋混凝土构件受力破坏的分析方法。应用RSAPS平台对钢筋混凝土柱往复加载试验进行模拟,结果表明考虑钢筋损伤破坏的模型可以很好地模拟构件的刚度和承载力退化过程,模拟结果与试验结果更为吻合;进一步对往复荷载作用下钢筋混凝土柱的破坏过程进行模拟分析,结果表明考虑钢筋损伤破坏的模型能够准确地模拟由于局部材料失效破坏导致的钢筋混凝土构件承载力退化、耗能能力降低等非线性行为,可以较好地描述往复荷载作用下钢筋混凝土构件的破坏过程,可用于地震作用下建筑和桥梁结构倒塌过程分析。     

钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙抗震试验研究

为研究新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙的抗震性能,设计制作了3片钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙和1片现浇钢筋混凝土剪力墙足尺试件进行静力往复加载试验,试验中考虑了3种不同的墙身厚度取值,以考察高厚比对剪力墙抗震能力的影响.通过试验,对比分析了剪力墙的承载力、延性、刚度及其退化、滞回特性、耗能能力及破坏特征.建立了新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果吻合较好.研究表明:新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙结合了钢筋混凝土剪力墙侧向刚度和承载力大与钢管混凝土边缘约束延性好的优势,其承载力、刚度和耗能能力较现浇钢筋混凝土剪力墙有所提高;在所试验的参数范围内,高厚比对剪力墙的力学性能影响不大.     

大跨度斜拉拱组合桥极限承载能力分析

以一种新颖钢管混凝土拱桥斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究对象,考虑钢管混凝土拱在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性,采用统一理论中的钢管混凝土组合构件本构关系及高精度不分层梁单元,对在建的某斜拉钢管混凝土拱组合桥进行了在静力荷载作用下的极限承载力分析,并用钢管混凝土拱模型实验对分析程序及钢管混凝土组合构件建模方法进行了验证,同时分析了斜拉索及斜拉索的初索力对拱桥承载能力的影响.结果表明,斜拉钢管混凝土拱组合桥具有较高的稳定性和极限承载力,斜拉索能够较大提高拱桥的承载能力,斜拉索初张力对稳定承载能力的影响不大.     

有初应力的钢管混凝土轴压柱设计计算方法研究

应用有限元计算方法,对有初应力的钢管混凝土轴压柱容许应力法和极限状态法中所对应的弹性极限荷载和塑性或稳定极限荷载进行了数值计算分析.分析表明,一般情况下钢管与管内混凝土不可能同时达到容许应力.传统的容许应力法计算的弹性极限荷载连两种材料的弹性极限荷载的简单叠加都无法达到,更不用说组合作用使承载力提高的部分了,因此,它存在着明显的不合理之处.建议定义钢管混凝土轴压构件弹性极限荷载为钢管的最大应力达到屈服应力时所对应的荷载.初应力的存在使构件弹性极限承载力下降明显,而对塑性或稳定极限荷载的影响相对不大.初应力度越大,构件弹性极限承载力与其塑性或稳定极限承载力的比值越小,以弹性极限荷载为控制的容许应力法计算结果越保守.对于钢管混凝土拱桥,其初应力度一般较大,设计计算建议采用极限状态法.     

钢筋混凝土高墩非线性稳定分析和模型试验

以高墩大跨径曲线刚构桥为工程背景，应用非线性有限元分析与模型试验相结合的方法，分析了混凝土与主筋联合作用、箍筋对混凝土的约束作用，得出了非线性钢筋混凝土本构关系对高墩承载力的影响规律。结果表明，考虑主筋的作用，可以使钢筋混凝土高墩稳定荷载提高30％，箍筋对混凝土的约束作用可以使高墩极限承载力再提高13％。模型试验验证了该分析方法和结论的正确性。     

喷射高性能水泥复合混凝土加固石拱桥试验研究

通过1座未加固石拱桥模型与1座带载喷射高性能水泥复合混凝土加固石拱桥模型的破坏实验,研究了喷射高性能水泥复合混凝土加固石拱桥的加固效果及加固计算方法.试验结果表明,在石拱桥模型达到破坏荷载70%时持载喷射60mm厚高性能水泥复合混凝土加固,石拱桥模型承载力提高幅度为25%.喷射高性能水泥复合混凝土加固石拱桥能有效提高其承载力,改善其脆性破坏的性质,是一种经济有效的石拱桥加固方法.文中所用的加固后石拱桥承载力计算方法的计算结果与实验结果吻合良好,可供工程加固设计参考使用.     

大跨度钢管混凝土拱桥空间稳定与极限承载力的双重非线性分析

研究了大跨度钢管混凝土拱桥空间稳定与极限承载力双重非线性分析的有限元方法,开发了考虑核心混凝土拉裂的空间杆系有限元程序,弥补了大型通用软件的不足,并通过算例得到了混凝土拉裂对钢管混凝土拱桥稳定与极限承载力影响较大的结论。     

钢筋砼桁梁桥侧倾稳定性分析的超级单元法

针对钢筋砼箱形截面桁梁桥的侧倾稳定性分析 ,提出一种基于薄壁杆件理论的新型超级单元 .通过采用结构矩阵分析中的逆步变换原理和静态凝聚方法 ,得到了超级单元刚度矩阵 ,并利用文中提供的算法编制了FORTRAN语言计算程序LSAP .由于超级单元具有较少的自由度 ,所以本文算法降低了对计算机内存和计算机时的需求 ,利用微机即可有效地分析工程问题 .文中对一桁梁桥设计方案进行了实际计算 ,并与桁梁桥挠曲扭转理论计算结果进行了对比     

拱桥的理论极限跨径分析

大跨径拱桥是跨越江河峡谷富有竞争力的桥型之一,近年来,随着施工技术的进步和高性能材料的应用,拱桥正在不断突破自身跨径纪录,研究其理论极限跨径具有重要意义。本文综合考虑强度、面内稳定和面外稳定条件,分别基于抛物线拱轴线和悬链线拱轴线,采用理论推导获得了拱桥的极限跨径的解析公式,并由此考虑高性能混凝土、活性粉末混凝土和高强度钢等新材料的应用,针对混凝土拱桥和钢拱桥,分析其理论极限跨径随矢跨比和材料强度的变化关系。结果表明基于悬链线推导出来的理论极限跨径略小于基于抛物线推导的结果,但结果相差不大。在矢跨比1/5时,混凝土拱桥主拱采用R200活性粉末混凝土时的理论极限跨径可超过2000m,钢拱桥主拱采用Q690高强钢材时的理论极限跨径可超过2500m。     

某双塔斜拉桥塑性极限有限元模拟分析

结合双塔单索面预应力混凝土斜拉桥的结构特点和荷载情况,利用有限元软件ANSYS建立全桥有限元模型,给出了有限元仿真模型命令流;采用非线性静态增量有限元分析,得到了荷载-位移曲线,进而求得了该桥的极限承载力。模拟结果能为实际双塔单索面PC斜拉桥的塑性极限分析提供参考价值。