钢筋混凝土结构三维非线性有限元裂缝追踪计算探讨

用有限元法在计算机上对钢筋混凝土结构裂缝的产生与发展进行数值模拟时,有限元模型的选取至关重要,采用不同的有限元模型模拟出来的结果相差较大.本文针对钢筋混凝土结构的裂缝分析,提出了考虑箍筋和受压钢筋作用的三维有限元分析模型,同时引入混凝土多参数强度准则和非线性本构关系,对钢筋混凝土结构进行三维非线性有限元应力分析及裂缝开裂过程追踪;并与试验结果进行比较,吻合较好;说明考虑了箍筋作用的有限元模型对钢筋混凝土结构裂缝分析来说是较为合理的有限元模型.     

水电站混凝土蜗壳三维有限元分析

结合某河床式水电站,建立了混凝土蜗壳三维有限元整体模型,用ANSYS有限元软件的钢筋混凝土非线性分析模块对混凝土蜗壳进行了三维线弹性和钢筋混凝土非线性计算.根据线弹性计算结果并结合工程实际,对混凝土蜗壳进行了配筋,并对该配筋方案进行了裂缝开展区、钢筋应力、最大裂缝宽度的验算和蜗壳位移分析.     

耗能低剪力墙的非线性有限元全过程分析

应用ANSYS5．7结构分析软件,对一种新型耗能低剪力墙进行了三维有限元非线性分析,研究了该耗能低剪力墙的破坏形态、耗能能力、延性、承载力,并与普通钢筋混凝土低剪力墙进行了对比;计算结果与实验结果吻合较好,可以采用该模型进一步分析该耗能剪力墙的抗震性能,并建立抗震设计方法。     

任意截面钢筋混凝土柱单元模型

提出了任意截面钢筋混凝土梁柱结构体系的单元模型,该单元模型同时考虑了材料非线性和几何非线性对结构体系的影响.采用三次多项式模拟混凝土、钢筋的本构关系,所推导的单元刚度计算简单、概念清晰,是单元材料非线性刚度矩阵、几何非线性刚度矩阵和位移与内力相互作用矩阵的简单迭加.提出的任意截面钢筋混凝土柱单元模式,含义清楚、计算简便,可用于分析钢筋混凝土柱因材料破坏、失稳破坏或材料非线性与结构失稳综合产生的极限承载力计算,所建立的有限元模型很容易与其他有限元模型兼容.理论分析结果与实验结果吻合较好.     

CFRP加固RC梁静载荷效应的有限元模拟

目的应用非线性有限元方法模拟碳纤维复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土（RC）梁承载过程中结构的载荷效应（挠度、应力应变和承载力）．方法以4根CFRP加固RC试验梁的抗弯试验为依据，讨论了三维有限元分析模型的建立，包括：混凝土、钢筋、CFRP及CFRP和混凝土界面等单元的选择及本构关系原理。并选择了合适的裂面剪力传递系数．采用商业有限元计算软件ANSYS。模拟了4根CFRP加固RC梁加载的全过程．结果有限元模拟破坏承载力与实际破坏载荷基本接近，误差可控制在15％以内；有限元模拟压区混凝土、受拉钢筋、CFRP应变与实际测量应变在受拉钢筋屈服前基本一致；有限元模拟跨中挠度与试验测量挠度基本吻合．结论证明有限元方法可较好的预测CFRP加固RC梁的静载荷效应．     

钢筋混凝土牛腿拉压杆模型受剪承载力分析

根据塑性下限原理,拉压杆模型只需满足平衡条件和屈服准则,因此多用于结构截面应变呈非线性分布的情形。本文介绍了利用拉压杆模型进行混凝土结构"D"区承载力设计的原理,对比分析了欧洲规范EN 1992-1-1和美国规范ACI 318-11及我国现行规范中关于拉压杆模型的计算方法。结合试验实例,利用拉压杆模型进行了钢筋混凝土牛腿的受剪承载力计算和分析,该方法的计算结果与试验结果的符合性较好。     

基于组合单元的圆钢管混凝土结构非线性分析

基于圆钢管混凝土组合截面轴力-应变关系和轴力一弯矩一曲率关系实用计算方法,采用U.L列式单元增量平衡方程,引入平面梁单元非线性分析方法,建立了钢管混凝土结构组合单元法非线性有限元分析理论.编制了相应的非线性有限元程序,对已有钢管混凝土结构的面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等进行双重非线性有限元分析,与基于钢管混凝土拉压数值本构模型的分层梁单元非线性分析理论比较.结果表明,两种分析方法的载荷一变形曲线和极限承载力都很接近试验结果,与分层法相比,组合单元法直接根据杆端力求解截面刚度,不用分层计算截面刚度,加快了计算速度.     

钢筋混凝土双肢剪力墙非线性静力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,采用分离式方法建立有限元模型,对钢筋混凝土双肢剪力墙进行了非线性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性有限元分析的材料破坏准则和本构关系进行建模;通过数值计算,分析了轴压比、墙连梁跨高比、墙分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土双肢剪力墙的承载能力、延性、破坏形态等的影响。结果表明：轴压比、分布钢筋配筋率和连梁跨高比对钢筋混凝土双肢剪力墙的受力性能影响较为明显;边缘约束构件配筋率对墙体的影响较小。     

ABAQUS塑性损伤模型非线性分析在双向板试验中的应用研究

塑性损伤模型是有限元软件ABAQUS中应用广泛的一种混凝土非线性本构模型.采用CDP混凝土本构模型并针对混凝土非线性行为进行有限元模拟,结合一个现浇双向板试验对比分析,验证了在ABAQUS有限元分析中CDP模型应用到混凝土结构中可以较好的为解决实际工程提供分析参考价值.     

强震作用下地铁车站结构损伤破坏的三维非线性动力分析

为了研究地铁车站结构在强震作用下的动力响应及破坏机理,基于混凝土损伤塑性模型、岩土扩展的Drucker-Prager模型、土-结构相互作用以及人工边界等相关理论,利用ABAQUS软件建立了强震作用下地铁车站的动态响应与损伤破坏的二维、三维精细化非线性有限元分析模型,并对柱端设置隔震器的地铁车站结构进行了三维非线性动力分析.分析结果表明:所建立的有限元分析模型能较好地反映强震荷载作用下钢筋混凝土结构的动力特性以及土-地下结构之间相互作用,适用于地下结构抗震分析;三维有限元模型的分析结果比二维有限元模型的分析结果更为准确地反映强震作用下地下结构的破坏特性,并与现场观测的破坏形态具有较好的一致性;碟形弹簧和铅芯橡胶构成的三维隔震支座具有较大的竖向刚度和抵抗侧向变形能力,在地铁车站中柱端部设置隔震支座可以大幅减小中柱的变形及损伤破坏程度.     

双向偏压钢筋混凝土柱的有限元分析模型

为实现钢筋混凝土柱的高效精确分析，建立了基于纤维积分法的可用于任意截面双向偏压钢
筋混凝土柱材料和几何非线性分析的有限元模型。基于混凝土和钢筋的非线性应力-应变关系，引入
Rodriguez截面分析模型，按边界顶点把混凝土截面划分成若干个梯形单元，通过对纤维直接积分导出截
面切线刚度矩阵，并基于空间非线性杆单元理论建立标准有限元公式。利用该分析模型对双向偏心受压钢
筋混凝土试验柱进行极限承载力分析计算，结果表明所提出的有限元模型具有较高的计算精度；通过采用
纤维积分法来替代传统的截面分块或分条法，显著提高了计算效率。     

考虑钢筋锈蚀的RC梁承载力的非线性有限元分析

在考虑锈蚀引起的钢筋横截面损失和粘结强度下降的前提下,利用非线性弹簧单元模拟锈蚀钢筋与混凝土之间的粘结滑移性能,建立了锈蚀钢筋混凝土梁的有限元分析模型。对锈蚀钢筋混凝土梁承载力进行仿真分析,讨论了钢筋截面损失和锈蚀率对钢筋混凝土梁承载力的影响。     

钢筋混凝土板非线性有限元分析

对钢筋混凝土板的截面采用分层组合模型能较好反映板受力后的开裂、应力、应变与裂缝开展等情况,并考虑混凝土在双向受力作用下的非线性性能.采用三角形薄板单元,对钢筋混凝土分层组合模型建立单元刚度矩阵.编制了非线性有限元分析程序,对所试验的复杂支承条件的钢筋混凝土板做了分析,分析结果与试验数据基本相符.有限元计算分析结果对实际应用具有参考价值.     

高强混凝土—型钢组合剪力墙抗震性能非线性有限元分析

目的在低周反复荷载试验的基础上,对高强混凝土—型钢组合剪力墙的承载力和变形能力进行有限元分析,模拟分析混凝土强度等级、轴压比和配筋率等因素对高强混凝土剪力墙承载力的影响.方法将剪力墙各部件用有限元相关单元模型和本构关系进行模拟,建立合理的有限元模型,并对其进行非线性有限元分析.结果带有钢框架及带有斜向支撑钢框架剪力墙的抗震性能要好于普通的钢筋混凝土剪力墙,有限元分析结果与试验结果吻合较好,有限元分析可以作为低周反复荷载试验的有效补充.结论有限元模型可模拟实际剪力墙的受力性能,混凝土强度等级、轴压比、边柱纵筋配筋率等六个因素对高强混凝土剪力墙的极限荷载影响较大,对于开裂荷载,轴压比对其影响较大,对这些参数进行合理的调整可以提高剪力墙的抗震性能.     

钢筋混凝土超静定连续梁非线性全过程分析中的力迭代法

针对将力法应用于钢筋混凝土结构非线性分析时出现的问题,提出了一种新的求解钢筋混凝土超静定连续梁非线性全过程反应的方法-力迭代法,此法采用非线性分析中的纤维模型,直接从迭代求解支座反力入手来求得结构任意截面的内力和变形,而不必沿用有限元方法。此法概念清析,能较为容易地定量刻画超静定连续梁中内力重分布效应。文中给出了相应的实施步骤,并采用Matlab语言编制了程序。最后,对一两跨连续梁进行了非线性全过程分析。     

多层砌体填充墙框架结构的非线性有限元分析

采用ABAQUS软件中非线性分析常用实体单元C3D8R模拟混凝土框架和砌体填充墙,杆单元T3D2模拟钢筋,弹簧单元SPRINGA模拟框架和填充墙体的连接,建立了有限元非线性分析模型。对4榀单跨双层和1榀单跨单层砌体填充墙钢筋混凝土框架结构模型进行了非线性有限元分析,同时将计算值与试验值进行了比较,论证了有限元分析的可行性,进一步分析了砌体填充墙对框架结构性能的影响。     

锈蚀钢筋再生混凝土梁力学性能试验研究及ANSYS分析

通过对钢筋通电加速锈蚀的方法,对12根不同钢筋锈蚀率下粗骨料取代率为100%再生混凝土梁的三分点加载试验,分析相同强度条件下不同钢筋直径和锈蚀率的再生混凝土梁力学性能的影响。结果表明：当钢筋锈蚀率小于10%时,钢筋与再生混凝土的粘结强度足以保证两者能够共同工作,此时试验梁发生材料强度破坏模式;当钢筋锈蚀率超过了10%时,钢筋与再生混凝土的粘结强度不足以保证两者共同工作,此时试验梁发生粘结失效破坏模式。基于ANSYS有限元软件对不同钢筋锈蚀率的再生混凝土梁进行模拟分析,并对锈蚀钢筋再生混凝土梁跨中截面的荷载应力关系曲线进行验算,通过有限元结果与试验结果对比,验证了有限元分析模型的可靠性。     

竹筋CFRP箍筋混凝土短柱受压性能的有限元分析

为倡导绿色建筑,制成了用竹条做骨架、碳纤维做箍筋的一种经济环保的混凝土柱．针对该混凝土柱的轴心受压力学性能和延性,采用ANSYS非线性有限元软件对其进行了模拟分析．通过软件分析表明：竹筋CFRP箍筋混凝土柱的承载力和延性均高于普通混凝土柱,CFRP箍筋提高了竹筋混凝土裂化后的承载能力;与钢筋混凝土柱相比,箍筋间距相同时配筋率为3％的竹筋CFRP箍筋混凝土柱的承载力和延性分别是配筋率为2％的钢筋混凝土柱的l.03倍和1．02倍,是配筋率为3％的钢筋混凝土柱的0．93倍和0．89倍;在适筋范围内竹筋CFRP箍筋混凝土柱的抗压性能随箍筋间距的增大而降低．