钢筋混凝土异形柱非线性分析

异形柱框轻结构是近年来应用较为广泛的结构形式,文章提出了异形截面柱的非线性分析的方法,考虑了纵筋锚固滑移和混凝土本构关系的下降段,用数值方法编制了异形柱全过程分析的程序,并对3种截面、共22种情况进行了计算,分析比较M-φ曲线,得出延性的变化规律。     

基于拉伸刚化的钢筋混凝土等效本构关系

针对混凝土拉伸刚化影响钢筋混凝土（RC）构件开裂后刚度和挠度,建立了包含3个阶段的钢筋混凝土等效本构关系.该本构关系采用换算截面法得出各临界点的截面惯性矩和中性轴的位置,对比ACI 318和Eurocode 2规范所计算梁的挠度,结果表明:Eurocode 2规范预测的结果更接近试验值.采用非弹性梁弯曲理论对第1阶段进行分析,得出RC弹性模量;第2,3阶段考虑混凝土的拉伸刚化,采用Eurocode 2规范分析梁横截面的性质,得出RC等效本构.      

基于MATLAB语言的钢筋混凝土梁截面M-φ曲线

根据弯曲变形平截面假定和钢筋与混凝土各自的材料本构关系推导了梁单元在偏心轴力作用下截面内力的计算公式,并将他们应用于单元构件从开始加载直至破坏的全过程分析,得出了截面弯矩肘与截面转角9之间的关系,提出了数值计算的步骤与方法并利用Matlab语言实现编程计算,得出了合理的计算结果。     

混凝土受压性能的非均质细观数值模拟

将混凝土看作是由骨料、砂浆及它们之间的界面组成的三相复合材料,在细观层次上建立了非均质混凝土棱柱体试件的随机骨料模型,分别赋予细观单元弹脆性损伤本构关系或弹塑性本构关系,研究了采用不同本构关系的混凝土棱柱体试件在单轴压缩荷载作用下的细观损伤演化过程,获得了相应的混凝土单轴受压宏观应力-应变曲线,并将计算结果与试验结果做了比较.结果表明:混凝土试件的破坏是由于细观损伤的积累导致的;非均质模型计算所得的宏观应力-应变曲线上升段与试验结果吻合相对较好,弹塑性本构模型计算所得的曲线下降段比弹脆性模型更接近于试验曲线.     

单弹簧联结单元法的改进算法

单弹簧联结单元法是在实体单元与梁单元的切向设置单弹簧联结单元,模拟钢筋与混凝土切向的相互作用.其切向刚度是由钢筋与混凝土之间的粘结力与滑移量的关系确定,法向变形协调则通过建立法向自由度约束方程保证.在单弹簧联结单元法的基础上,提出了基于钢筋混凝土滑移关系全量曲线的非线性迭代解法,对单弹簧联结单元法进行了改进.在钢筋和混凝土之间直接引入粘结滑移本构关系,由钢筋和混凝土之间的全量滑移量直接求解相互作用力,不仅可以考虑本构关系曲线的下降段,而且受加载方式的影响较小,使得单弹簧联结单元法的求解速度和精度大大提高.     

混凝土本构关系对抗震性能评估影响研究

为了研究混凝土本构关系对抗震性能评估的影响,运用目前已广泛应用于结构抗震性能评估的结构分析软件SAP2000,选用及比较了我国规范以及美国规范建议采用混凝土材料本构关系和SAP2000中默认的混凝土材料本构关系,分别采用集中塑性铰模型和截面纤维单元模型对比分析一幢六层RC平面框架结构构件弯矩-曲率关系和对该框架结构进行抗震性能评估。研究表明:在不同计算理论模型下,采用上述三种混凝土材料本构关系分析得到构件弯矩曲率关系和结构能力曲线差值范围都在15%以内,在具体工程结构抗震性能评估时,可直接选用SAP2000默认混凝土材料本构关系,提高结构计算收敛性和抗震性能评估效率。     

钢筋混凝土双向偏压异形柱构件非线性分析

基于一种合理的钢筋和混凝土本构模型,以x,y方向的曲率和截面形心应变为参数,利用数值方法对钢筋混凝土异形柱构件进行非线性全过程分析,得到了弯矩-曲率全曲线（N-M-φ全曲线）．在得到N-M-φ全曲线基础上形成钢筋混凝土异形柱非线性分析的基本方程,通过与一般数值分析方法得到的异形柱N—M-φ全曲线进行对比,两者计算结果吻合较好,但该方法概念更加清晰．该研究成果可应用于钢筋混凝土异形柱的非线性有限元全过程分析．     

反复荷载下碳化混凝土力学性能及本构关系研究

为研究碳化对反复荷载下混凝土力学性能及本构关系的影响,本文通过碳化混凝土棱柱体试件单调及反复荷载试验,得到各试件应力应变曲线及骨架曲线,考虑到碳化混凝土构件的截面尺寸效应,从混凝土碳化率的角度对比分析了单调及反复荷载下碳化对试件破坏形态、混凝土强度、弹性模量、峰值应变及极限应变的影响.试验表明:随着反复荷载下碳化混凝土内部损伤的积累,其应力应变曲线下降段比单调荷载下的更为陡峭,破坏较为突然,反复荷载碳化混凝土延性变差;反复荷载下随着碳化率的增加,混凝土碳化后的峰值应变有所降低,但变化不大;而峰值应力均有所提高,极限应变均有所降低.根据试验结果引入与碳化率相关的下降段参数修正系数建立了碳化混凝土反复荷载作用下应力-应变本构关系,通过与试验对比分析表明本文确定的本构关系与试验结果较为吻合.     

碳纤维布加固混凝土框架静力非线性分析

从Euler梁控制微分方程出发,采用力插值函数和五结点Cotes积分推导了五区段变刚度梁单元刚度矩阵;通过比较分析,选择合适的混凝土应力-应变模型以模拟横向纤维箍对混凝土的约束效应,采用带下降段的四折线型弯矩-曲率本构模型并对其下降段刚度作了合理修正,分析了单元的刚度状态及状态转换。对试验框架进行的数值模拟表明,分析结果与试验结果吻合良好。     

不同配筋组合对钢筋混凝土梁M-φ曲线的影响

以钢筋混凝土梁为研究对象,基于平截面假定通过编制非线性计算程序,计算分析了不同配筋率下单筋钢筋混凝土梁和相同受拉钢筋配筋率下,不同数量受压钢筋的钢筋混凝土梁截面的M-φ曲线。讨论了配筋率和受压钢筋配置对钢筋混凝土梁延性及承载力的影响。     

不同配筋组合对钢筋混凝土梁弯矩-曲率的影响

以钢筋混凝土梁为研究对象,基于平截面假定通过编制非线性计算程序,计算分析了不同配筋率下单筋钢筋混凝土梁和相同受拉钢筋配筋率下不同数量受压钢筋的钢筋混凝土梁截面的M-φ曲线 。讨论了配筋率和受压钢筋配置对钢筋混凝土梁延性及承载力的影响。     

高性能预应力混凝土梁的非线性有限元分析

采用考虑材料非线性的有限元方法,选取合理的混凝土、预应力筋和普通钢筋的本构关系曲线及其单元类型,对高性能预应力混凝土梁的受力全过程进行了分析计算.研究了张开裂缝剪力传递系数和单元尺寸对预应力混凝土梁受力性能分析的影响效果,通过3根实验梁受力全过程的仿真计算结果与实验结果的对比,表明所采用的ANSYS数值模型技术是合理可行的.     

悬臂混凝土薄壁箱梁试验研究与分析对比

在大比例悬臂混凝土梯形截面箱梁模型弹性范围内的剪力滞效应试验研究基础上,结合混凝土箱梁的特点,通过选用合适的单元类型和材料本构关系,运用ANSYS大型有限元分析程序模拟了试验全过程;从试验和理论分析的基础上,重点分析了悬臂混凝土薄壁葙梁悬臂部分在不同荷载作用下.荷裁-挠度曲线以及不同截面处翼缘混凝土应变分布规律等问题,分析结果与试验结果吻合较好.图7,表1,参14.     

基于纤维截面的弯剪耦联薄壁墩柱模拟模型

钢筋混凝土（RC）桥墩构件常采用空心截面,震害调查表明其失效模式多表现为弯剪耦联的非线性破坏．本文提出一种基于纤维截面、考虑弯剪耦联变形的混凝土墩柱模拟模型．首先将双轴材料本构引入纤维材料状态的计算,然后通过纤维截面积分,得到适用于Timoshenko梁柱单元的截面刚度矩阵,最终实现考虑弯剪耦联效应的梁柱单元．其中,双轴RC本构模型采用往复软化薄膜模型（CSMM）,并对CSMM中单轴混凝土滞回模型进行修正．通过引入纤维间变形协调条件并采用Newton迭代法,确定截面和纤维状态．最后,通过一个缩尺薄壁桥墩构件拟静力试验的模拟分析进行对比验证,分析结果表明该模型精度较高,对弯剪耦联导致的强度和刚度退化以及捻缩效应模拟较好,且计算效率较实体模型高．     

基于损伤本构关系的钢筋混凝土双向压弯截面分析

基于混凝土材料的损伤本构关系和平截面假设,推导出钢筋混凝土双向压弯截面刚度矩阵的计算公式．为研究混凝土损伤本构关系对截面分析的影响,用推导的截面刚度矩阵进行钢筋混凝土双向压弯截面分析,理论结果与试验数据进行比较,二者吻合较好;并与用我国混凝土结构设计规范中的混凝土非线性分析本构关系分析的计算结果比较,二者计算结果相符．表明本文方法计算可行,并通过本文方法计算结果可以了解、评估结构内部的损伤分布情况．     

钢筋混凝土典型杆单元的切线刚度矩阵

本文利用筋混凝土杆件截面M-φ-N关系新的数学模型,推导了同时考虑物理非线性和P-△效应并计及钢筋与混凝土之间粘接滑移影响的杆件切线刚度矩阵,用此刚度矩阵对钢筋混凝土框梁柱单元进行了非线性分析,所得结果与试验结果吻合良好.     

多破坏模式和二次受力影响下FRP加固RC梁抗弯承载力

针对实际工程应用中FRP加固RC梁存在多种破坏模式和二次受力影响等关键问题,提出采用能基本表征受压区混凝土实际应力-应变情况的Hognestad本构模型,以考虑受压区混凝土非线性应力变化。推导FRP加固RC梁受压混凝土等效应力和受压区高度各自对应的相关比值,并得出FRP拉断、钢筋屈服前、后受压区混凝土压碎这3种不同破坏模式下的梁正截面极限抗弯承载力计算公式,同时推导加固梁FRP最大、最小加固量的计算公式以定义各破坏模式间的临界状态,并考虑二次受力影响和滞后应变效应。研究结果表明:所推导的公式能有效表征加固梁的不同破坏模式及二次受力效应,所计算的承载力与试验值较吻合,可以用于RC梁加固设计和承载力分析。     

型钢混凝土支护桩的非线性有限元分析

利用Ansys有限元分析程序,对已有的型钢混凝土(SRC)支护桩的受力性能进行非线性数值模拟;介绍了SRC支护桩单元建模和分析的方法,考虑SRC支护桩截面混凝土的区域划分及相应的应力-应变本构关系;通过Ansys程序提取试件的P-△曲线,并与试验得出的P-△曲线进行对比分析,表明Ansys程序可以有效模拟SRC支护桩的整个受力和变形过程.     

BFRP加固钢筋混凝土梁受弯开裂荷载试验及计算分析

为了研究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)加固单筋矩形截面钢筋混凝土(RC)梁的开裂荷载,设置5根加固RC梁和1根普通RC梁进行开裂荷载试验,对开裂荷载、跨中挠度、钢筋及纤维布的应变、跨中截面沿高度方向的应变分布等进行分析;考虑BFRP、受拉钢筋及混凝土的协同受力作用,通过建立力学模型,提出一种BFRP加固单筋矩形截面RC梁受弯开裂荷载的计算方法,并将计算值与试验结果进行对比。结果表明:采用不同BFRP布层数和不同加固方式对RC梁加固,可以使其抗裂性能得到一定程度的改善,开裂荷载平均增幅在10%以上;加固RC梁和基准梁在达到开裂荷载时,跨中挠度不超过净跨度的0.05%,荷载-挠度曲线的变化规律也基本相同;钢筋的应变在开裂后增大较快,而纤维布的荷载-应变曲线在开裂前、后的变化规律差异不明显;加固前、后和开裂前、后的RC梁跨中截面沿高度方向的应变分布近似满足平截面假定;根据提出的BFRP加固单筋矩形截面RC梁受弯开裂荷载的计算方法所得计算值与试验结果吻合良好。     

基于本构关系计算受弯混凝土梁正截面承载力

采用双模量弹性理论研究受弯混凝土梁正截面承载力的计算。基于混凝土受压应力与应变本构关系,由截面静力平衡条件推导直接利用本构关系计算受弯混凝土梁正截面承载力的公式和相应的计算方法,通过算例所得正截面承载力结果与相关规范值进行对比分析。研究结果表明:所推导方法可行且可靠,具有明确的物理意义。