钢筋混凝土板的三维非线性有限元分析

采用组合式钢筋混凝土非线性有限元方法,对集中荷载作用下钢筋混凝土板进行了极限承载力分析,混凝土材料采用弹塑性本构模型;为考虑材料达到极限强度后的性能,用弥散裂缝模式模拟混凝土拉裂后的应变软化及应力释放,用应变空间破坏面近似处理混凝土的压碎型破坏;钢筋采用等效薄膜模拟,经与试验结果对比,两者吻合性较好。     

混凝土开裂对BFRP混凝土界面应力的影响

以最大主拉应力作为混凝土开裂的判别依据,采用基于能量的指数型软化损伤模型,利用扩展有限元模拟钢筋混凝土梁的裂缝扩展过程.通过在试验梁裂缝位置处预设初始裂缝,对比不同荷载水平下的裂缝扩展高度,得到与试验梁基本一致的裂缝扩展结果.进一步将该方法用于玄武岩纤维布(BFRP)加固预损伤钢筋混凝土试验梁的失效分析中,模拟了试验梁由于混凝土裂缝扩展引起的界面剥离全过程,给出了混凝土裂缝扩展与界面应力分布之间的对应关系,得到混凝土开裂是导致BFRP剥离的主要原因的结论.     

考虑混凝土软化特性的钢衬钢筋混凝土压力管道承载性能研究

采用损伤塑性模型,考虑混凝土软化特性,对三峡水电站钢衬钢筋混凝土压力管道进行非线性有限元分析,并与模型试验结果进行对比.与不考虑混凝土软性特性相比,考虑混凝土软化的计算结果在混凝土开裂范围、最大裂缝宽度、钢材应力等方面与模型试验成果吻合更好.考虑混凝土软化特性的计算结果表明:在设计内水压力作用下,管顶内侧和管腰外侧混凝土最易开裂,最大裂缝宽度的计算值约为0.26mm,小于规范规定的裂缝宽度限值;钢衬的最大应力出现在管顶,钢筋的最大应力出现在内层钢筋管顶位置,钢衬和钢筋的最大应力分别为132.1MPa和143.5MPa,均小于相应钢材的允许应力,满足强度安全要求.     

基于随机开裂理论的钢筋混凝土粘结损伤拉伸弹性性能

为了研究钢筋混凝土构件在界面脱粘后导致的宏观力学性能的变化,考虑混凝土随机开裂和界面脱粘两种损伤机制,建立了钢筋混凝土单胞的拉伸损伤分析模型,基于单胞模型的拉伸损伤分析给出了界面粘结强度、界面脱粘长度、平均裂缝间距与模型等效拉伸弹性模量的函数关系.基于模型分析把钢筋混凝土的损伤过程分成3个阶段,推导得到各个损伤阶段的等...     

纵向裂缝对隧道钢筋混凝土衬砌结构影响的试验

基于荷载 结构模型,开展了钢筋混凝土衬砌的加载试验.通过分析钢筋混凝土衬砌加载过程中结构的变形和裂缝展开规律,获得了纵向裂缝深度与结构转动刚度的关系曲线,提出了单一裂缝情况下钢筋混凝土衬砌的计算模型.该模型根据连接弹簧单元来模拟衬砌裂缝,弹簧单元的参数根据衬砌结构试验结果和理论分析确定.通过该模型得到的承载安全系数可以评价带裂缝衬砌是否需要进一步加固,对实际隧道工程具有指导意义.     

由表观损伤特征反演钢筋混凝土梁承载率神经网络模型

钢筋混凝土梁表观损伤特征与受弯承载率间存在着一定的对应关系,但这种关系极为复杂,很难用显式的数学函数表达.基于神经网络方法研究了表观损伤特征与受弯承载率之间的非线性映射关系,以裂缝宽度、裂缝相对高度、挠度、混凝土强度、配筋率、钢筋屈服强度、钢筋直径、钢筋粘结特性系数、保护层厚度为输入,以受弯承载率为输出,建立了由表观损伤特征反演钢筋混凝土梁受弯承载率的神经网络模型.网络仿真结果与试验值吻合较好,为检测评定在役钢筋混凝土梁的受弯承载率,进而评定其安全性提供了一种新方法和新思路.     

钢筋混凝土三维多向固定裂缝本构模型

为了研究钢筋混凝土结构在复杂荷载作用下裂缝间存在的交互作用,用三维数值分析方法模拟了裂缝交叉特性.采用有限元中弥散裂缝概念,建立了三维多向固定裂缝模型.进行了本构关系检验和试验验证.结果表明:该模型能够分析钢筋混凝土结构多向裂缝问题.通过正六边形截面梁构件变换加载面和加载方式试验,研究分析了裂缝空间交叉的相互影响作用.将三维多向固定裂缝模型应用于上述试验的结果表明:该模型能够较好地分析钢筋混凝土结构三维多向开裂及裂缝交叉扩展过程.     

混凝土裂缝扩展阻力曲线

近年来徐世Lang和H．W．Reinhardt提出的基于粘聚力的裂缝扩展阻力曲线（KR阻力曲线），揭示了准脆性材料裂缝扩展过程中粘聚力与裂缝扩展阻力之间的关系，反映断理解过程区软化特性的混凝土软化本构关系与KR阻力曲线的解析密切相关。为了获得较为精神的KR阻力曲线，首先应确定合理的软化本构关系。结合混凝土三点弯曲切口梁试验，就软化本要关系、试件尺寸、材料强度对KR阻力曲线的影响进行了研究。     

钢筋混凝土结构非线性分析

钢筋混凝土结构是土建工程中应用最广泛的结构形式,对其进行较精确的数值分析有着极其重要的工程实际意义。本文采用整体式有限元模型建立钢筋混凝土非线性分析模式,结构用平面四结点等参元进行分离。混凝土视为均匀各向同性体,其本构关系采用Ottsen本构模型(E-v全量型),破坏准则用Ottsen(Kupfer)强度准则,考虑到开裂后的软化性质,对双轴应力状态下混凝土本构关系加以调整,用增量—迭代法编制出钢筋混凝土结构非线性分析程序。运用该程序对钢筋混凝土梁进行计算,其结果值与实验值吻合较好。     

混凝土二维复合型软化曲线的一种推算方法

基于虚拟裂缝模型(FCM),通过对混凝土二维复合型裂缝梁试验数据的拟合,得到了I一Ⅱ,I一Ⅲ,Ⅱ一Ⅲ3种二维复合型软化方程中参数a,β的数学表达式．据此表达式可直接求得二维复合型缝端2个应力强度因子之任意比值(即任意权重比)下混凝土二维复合型的软化曲线．这克服了通过试验求软化曲线的困难,为断裂能GF计算及损伤分析等提供了方便．     

基于裂缝控制的型钢混凝土深梁设计方法

针对内置钢构架型钢混凝土深梁力学性能优越,但是外包混凝土裂缝宽度不能满足正常使用限值的情况,为了有效控制外包混凝土的裂缝开展,对基于裂缝控制的型钢混凝土深梁设计方法进行了研究。基于软化拉—压杆模型建立了内置钢构架型钢混凝土深梁的剪切力学模型,讨论了基于裂缝控制的内置钢构架型钢混凝土深梁设计方法,给出不同裂缝控制要求的箍筋和腰筋面积以及型钢混凝土斜压柱的几何参数;讨论了型钢混凝土斜压柱破坏状况,并给出控制型钢混凝土斜压柱破坏的含钢率条件;给出内置钢构架型钢混凝土深梁发生适筋破坏的条件,为建立该新型内置钢构架型钢混凝土深梁抗剪承载力设计规范公式提供理论基础。     

基于软化拉-压杆模型钢骨超高强混凝土框架节点抗剪承载力计算

钢骨超高强混凝土框架节点是一种新型组合结构.为计算钢骨超高强混凝土框架节点的抗剪承载力,基于钢筋混凝土框架节点软化拉-压杆模型,以钢骨和超高强混凝土为压杆,以钢骨、纵筋、箍筋为拉杆,建立了钢骨超高强混凝土框架节点软化拉-压杆模型,进行了框架节点抗剪承载力计算,并与试验值进行了比较,分析了轴压比和配箍率对计算值的影响.结果表明,抗剪承载力试验值与计算值的比在1.2左右,吻合较好,且计算值偏于安全;随着轴压比的增大,计算值增大;随着配箍率的增大,计算值亦增大.所提出的钢骨超高强混凝土框架节点软化拉-压杆模型很好地反映出轴压比和配箍率对抗剪承载力的影响.     

预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算

通过２０根预应力钢纤维混凝土梁的试验研究,分析了钢纤维长径比和体积率、箍筋间距,截面有效预压力对其斜裂缝宽度的影响;建立了预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算的理论模式,结合试验资料的统计分析,提出了预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度的实用计算公式。     

基于压杆和软化桁架模型的钢砼梁柱节点抗震设计方法

提出了基于压杆模型和软化桁架模型的钢筋混凝土梁柱节点抗震设计方法.计算发现,压杆模型或软化桁架模型所分配到的外荷载并不平衡.通过编程计算解决了外荷载在这两个模型间分配的问题.通过3个钢筋混凝土梁柱外节点试验数据验证了该设计方法的可靠性.     

钢筋混凝土构件纯扭极限强度计算

根据变角空间桁架理论,在考虑莫尔应力谐调条件和混凝土软化基础上,提出了钢筋混凝土纯扭构件受扭破坏形态的判别准则,并建立了纯扭极限强度的计算方法。通过与试验结果的对比,计算值与试验值符合较好,且具有较高的计算精度。     

基于统一相场理论和内聚力模型的钢纤维混凝土界面过渡区力学性能研究

为探究数值模拟中界面过渡区不同建模方式对钢纤维混凝土力学性能及其损伤、破坏过程的影响，基于统一相场理论和内聚力模型，针对含单根钢纤维的混凝土拉伸试验，采用2种方法建立钢纤维混凝土界面过渡区的数值计算模型，对比分析不同建模方式对钢纤维混凝土力学性能及其破坏形态的影响，并考察不同因素对含单根钢纤维的混凝土极限抗拉强度的影响。结果表明，对混凝土基体部分采用相场断裂模型、界面过渡区采用内聚力模型，无论是计算结果还是细观破坏形态，都具有较好的准确性和可靠性；初始裂缝位置取30 mm和35 mm的钢纤维混凝土抗拉强度比取25 mm时分别提高30.8%和75.7%,钢纤维埋置角度为15°,30°和45°时的钢纤维混凝土抗拉强度比0°时分别降低12.2%,30.8%和48.9%,钢纤维增强作用受初始裂缝位置及钢纤维埋置角度影响较大，受钢纤维直径影响相对较小。采用统一相场理论可降低分析的难度、保证较高的计算精度，为研究钢纤维混凝土的损伤、断裂过程提供了理论参考。     

小剪跨比牛腿承载性能试验研究

为了分析小剪跨比钢筋混凝土牛腿在竖向荷载作用下的破坏情况,通过试验研究了不同剪跨比和混凝土强度对牛腿承载能力的影响,分析了牛腿纵筋的承载力-应变曲线和破坏形态.结果表明:在小剪跨比情况下,牛腿破坏形态大致可分为剪切破坏和斜压破坏2种破坏形态;混凝土强度的提高使钢筋混凝土牛腿受剪承载力增大而且基本呈线性关系;随着剪跨比的增大,牛腿的极限承载力明显下降;在荷载一定的情况下,裂缝宽度基本上随剪跨比的增大而增大,钢筋的应变值随剪跨比的减小而变小.     

循环加载对钢筋混凝土梁抗剪性能影响研究

腹板斜向裂缝是钢筋混凝土梁中出现最多的裂缝形式之一,尤其是承受振动荷载的结构构件．目前循环荷载作用下构件抗剪承载力的试验较少,为此,在19根钢筋混凝土梁抗剪试验的基础上．分析了循环加载损伤对斜裂缝宽度和斜截面承载力的影响,试验主要变化参数为配筋率、剪跨比、循环荷载次数．研究表明：随着循环荷载次数增加,钢筋混凝土梁斜截面承载力显著降低,斜裂缝宽度明显增大．基于试验数据和采用不同规范计算值进行对比研究．给出了循环荷载作用下钢筋混凝土梁斜截面承载力损伤折减系数．该计算方法与现行规范计算分析有较好的结合．便于在工程实际中应用,为损伤后的钢筋混凝土梁斜截面承载力的评估提供了依据．     

斜向水平荷载作用下钢筋混凝土柱受剪承载力有限元分析

为研究钢筋混凝土框架柱在斜向水平荷载作用下的受剪承载力和破坏机理,采用混凝土三维亚弹性正交各向异性本构关系模型(既适用于比例加载又适用于非比例加载)和旋转型弥散裂缝法(旋转裂缝垂直于主拉应变方向),应用非线性有限元法进行分析,并与试验值进行了比较.结果表明:计算值与试验结果吻合较好;斜向水平荷载作用方向对矩形截面不等肢配箍钢筋混凝土框架柱受剪承载力的影响符合椭圆规律.