混凝土结构徐变效应的仿真分析方法探讨

混凝土的徐变包括低应力水平下的近似线性徐变和高应力水平下的非线性徐变.在低应力水平下,混凝土的徐变与加载应力为近似线性关系,可以应用线性本构模型;在高应力水平下,混凝土的徐变与加载应力表现为明显的非线性关系,线性本构模型不再适用.本文分析探讨了混凝土徐变的非线性本构模型,并以ANSYS有限元软件为开发平台,开发了混凝土结构徐变效应的仿真分析程序,程序仿真模拟了混凝土结构徐变的依时性.文中给出了混凝土重力坝徐变效应分析的仿真分析算例.     

基于非线性徐变模型的DAPEIN重力坝温控仿真

目前常采用线弹性徐变模型进行混凝土坝施工期温度应力的仿真分析.当混凝土应力较小时,采用线弹性徐变模型是可行的,但当混凝土应力超过相应龄期抗拉强度的一半时,混凝土的徐变变形与应力之间呈现出明显的非线性关系.改进的非线性徐变模型能考虑徐变变形与应力的非线性关系,将改进的混凝土非线性徐变模型应用到缅甸DAPEIN大坝的施工期温度应力仿真分析中,仿真结果表明,采用线弹性徐变模型与改进的非线性徐变模型计算的徐变温度应力差别较大,采用传统线弹性徐变模型计算的温度应力偏大.     

轴压圆钢管混凝土短柱非线性徐变效应分析方法

运用连续介质损伤力学的方法,分析轴压圆钢管混凝土（CFST）短柱在高应力水平下的非线性徐变效应. 提出一种新的均匀约束条件下的混凝土塑性损伤本构模型（DPM-UC）,以便于模拟高应力下的塑性和损伤演化;以DPM-UC为基础,提出一种新的考虑混凝土徐变三维特性的非线性徐变效应分析理论框架,建立相应的数值分析方法,并嵌入到有限元分析软件ABAQUS中. 将不同应力水平下的徐变试验结果与分析结果进行对比,结果显示：当承受较大应力水平时,采用非线性与线性徐变理论的计算结果差异明显,采用非线性徐变理论的预测值与实测值更为接近,验证了所提方法的可靠性与合理性.     

早龄混凝土的压缩与拉伸徐变及其研究现状

早龄混凝土的拉伸、压缩徐变规律及其结构徐变应力计算方法是对早期裂缝进行有效预测并控制的关键。既有的徐变研究主要侧重于成熟混凝土,而早龄混凝土徐变相关的科学研究还有待进一步深入。对早龄混凝土的压缩和拉伸徐变研究成果、测试方法及其徐变应力计算方法进行了详细综述。研究表明：目前混凝土早龄期拉伸、压缩徐变试验测试尚无规范可循,相关试验数据较为缺乏;混凝土早龄期徐变预测模型基本未考虑其在低应力水平下的非线性性质;早龄混凝土结构非线性徐变应力理论分析方法亦不尽完善。基于系统试验研究和固化徐变理论建立混凝土非线性徐变理论模型,对早龄混凝土结构采用同时考虑受拉和受压不同应力松弛特性的非线性徐变应力理论计算方法,应可提高早龄结构的有限元仿真精度。     

考虑时变因素修正的混凝土斜拉桥换索前初态模型

为准确掌握混凝土斜拉桥换索施工前的索力和主梁受力状态,建立的换索施工前的初态分析模型,需要对其运营期间混凝土收缩徐变、预应力索应力松弛、恒载性超载等因素产生的影响进行评估。而混凝土弹性模量、徐变、收缩及预应力筋松弛等因素具有与时间历程和应力历史紧密关联的材料非线性特征,采用有限元增量分析是合理的选择。为此,在时间历程划分的基础上,推导了考虑材料徐变、松弛、收缩影响的弹塑性有限元求解方程,建立了时间增量步内单元计入徐变、收缩、松弛影响的数值函数表达式,给出了斜拉索损伤刚度修正的具体措施和恒载性超载影响计入的分析方法,建立的初态模型分析技术进一步改善了混凝土斜拉桥运营期的桥梁状态评估方法。     

高性能混凝土徐变系数的公式设计

针对目前现有的一些徐变预测模型中,混凝土材料参数大都是通过大量的试验数据回归分析得到的,具有一定的局限.围绕建立一套方便实用且兼顾一定预测精度的徐变预测模型公式进行了一些探讨,在预测精度较高、影响参数考虑较为合理的模型基础上,结合高性能混凝土材料的特点,根据现有的试验资料,参考国外有关模型,提出了简单实用且兼顾一定计算精度的徐变系数实用预测模型.参照国内规范进行了非标准状态下多因素多水平的非线性影响分析,采用将其他因素控制在标准状态而仅仅变化这一因素的方法.评价了该模型的可行性.在对高性能混凝土徐变预测上可将各个影响因素量化处理,避免了需要大量试验资料的局限,弥补了普通混凝土预测模型考虑因素较为单一的缺陷,计算较简便,而且符合精度较好.     

钢管混凝土拱的面外徐变稳定性分析

为研究混凝土徐变对钢管混凝土拱面外稳定的影响,提出了一种面外徐变稳定的数值分析方法,该方法将混凝土徐变分析的修正龄期有效模量法和有限单元法进行结合,通过引入时变的初始几何缺陷描述钢管混凝土拱在任意时刻的徐变变形,并将该缺陷引入有限元模型求解面外徐变稳定承载力．基于该方法,以已有的钢管混凝土拱试验模型为基本研究对象,讨论了持荷水平、长细比、矢跨比、横向扰动力、截面含钢率和混凝土加载龄期对面外徐变稳定承载力的影响．计算结果表明:该方法具有较好的有效性和适用性;不同参数对钢管混凝土拱面外稳定承载力影响的差异较大,其中长细比、截面含钢率和混凝土加载龄期的影响较大,而矢跨比和横向扰动力的影响相对较小;徐变导致钢管混凝土拱面外稳定承载力的降低幅度可达13.8％,设计时应予以考虑．     

Marc二次开发在混凝土徐变问题中的应用

利用通用商业有限元软件Marc提供的用户子程序,对Marc进行了二次开发,将混凝土徐变的指数函数模型和混凝土弹性徐变方程的隐式解法引入Marc,实现了混凝土徐变问题的有限元求解,并在此基础上探讨了混凝土坝徐变应力的施工仿真问题在Marc中的实现,算例表明该方法是可行的.     

大跨度PC连续刚构桥徐变预测模型

为了能准确预测混凝土收缩徐变,提出了一系列徐变预测模型,但传统的徐变理论研究主要是针对普通混凝土进行的,所提出的徐变模型并不能完全适用于高强混凝土。对各徐变预测模型进行分析比较,最终参考了日本混凝土示方书建议模型,并在高强混凝土徐变试验的基础上,提出了一个适用于高强混凝土的徐变预测模型。基于Abaqus平台,使用Python语言进行二次开发,定义了修正模型的徐变规律,并采用修正后的模型计算牛角坪大桥的徐变应变。结果表明,修正模型的精度,能很好的满足工程需求。     

高性能混凝土徐变系数的计算和分析

对现有的高性能混凝土的徐变计算模型进行了探讨和分析。将各种模型的徐变预测情况与实测值进行了比较,结果表明：编号W1的混凝土徐变要大于编号W2的混凝土徐变,B3模型理论计算值与试验值吻合较好,研究成果对实际工程中高性能混凝土结构的设计和施工提供了参考依据。     

内嵌基因表达式编程及其在函数发现中的应用

为了提高表达效率,提出了新的基因解码方案,形成了内嵌基因表达式编程算法EGEP;提出了极大表达树、嵌套表达树和拼接表达树等概念;分析了基因的表达空间和算法的复杂度.实验表明,该算法提高了函数发现的成功率;在小规模种群的函数中其能力明显优于GEP.在单基因情况下,目标为一元函数和二元函数时,EGEP平均成功辈数分别为GE...     

基于多表达式基因编程的复杂函数挖掘算法

传统的基因表达式编程(Gene Expression Programming) 挖掘复杂函数时,存在进化辈数过大、无法跳出局部最优解等问题,提出了基于多表达式基因编程的遗传进化算法,提高GEP的全局寻优能力, 提出了一种新的多表达式基因编程的遗传进化算法(Multi Expression Gene Programming, MEGP),建立了同一染色体内基因多层次编码、解码模型,理论上分析并比较了MEGP算法的表达空间复杂性,实现了多表达染色体遗传进化算法和染色体适应度评价算法.实验表明, 在解决函数挖掘问题中, MEGP成功率是传统GEP的2～4倍.     

基于基因表达式编程的NSM FRP-混凝土粘结强度预测模型

纤维增强复合材料（fiber-reinforced polymer,FRP）已被广泛应用于混凝土加固工程中。FRP与混凝土界面间的粘结性能是影响加固效果的重要因素之一,为准确预测FRP嵌入式加固（near-surface-mounted,NSM）NSM FRP-混凝土的粘结强度,运用基因表达式编程（gene expression programming,GEP）方法,选取混凝土抗压强度、粘结长度、槽深宽比、FRP轴向刚度、FRP抗拉强度及环氧树脂抗拉强度等6个参数作为粘结强度的影响因素,建立了NSM FRP与混凝土粘结强度的预测模型,提出了具体的计算公式。通过比较粘结强度预测值与实验值,发现二者较为接近,说明该模型具有一定的可靠性。对该模型进行敏感性分析,发现其可以反映粘结强度与单因素之间的内在关系,即粘结强度随着粘结长度、混凝土抗压强度、槽深宽比及FRP轴向刚度等因素的增大而增大。将该GEP模型与经验模型及小波神经网络模型进行比较,并选取6个统计指标对模型进行评价。结果表明,GEP模型与小波神经网络模型的精度较高,各项误差指标均较小,决定系数分别为0.793和0.787。总体而言,GEP模型的精度略优于小波神经网络模型,二者的精度均远高于经验模型。     

基于朴素基因表达式编程挖掘紧致函数

基因表达式编程(GEP)是一种基因型和表现型相分离的进化新模型,为了挖掘紧致的函数关系,分析了进化系统各因素对挖掘紧致函数的影响,提出了带紧致压力的适应度函数来进化函数紧致解。实验表明,带有紧致压力的适应度函数能自动进化计算机程序,适合挖掘的紧致关系,在挖掘紧致函数中,朴素基因表达式编程(NGEP)比GEP提高效率21.7%,与不带压力的系统相比,GEP的平均压缩了31.2%,NGEP系统平均压缩了42.5%;NGEP较GEP更容易发现紧致解,且函数表达形式更容易理解,丰富了NGEP理论.     

基于遗传算法的岩石地球化学元素关系评价

应用遗传算法的基因表达式程序,对山东齐家沟金矿的岩石地球化学数据进行了函数发现的实验研究.结果表明:Au-Ag、Au-As、Au-Sb的GEP发现函数基本能反映训练样品元素之间的变化规律,Au-Ag、Au-As为正相关的非线性函数关系,Au-Sb为复杂的指数函数关系,且都能反映高异常值,说明遗传算法在地球化学元素评价中是有效的.     

Rheological properties of surrounding rock in deep hard rock tunnels and its reasonable support form

Second lining stability, which is the last protection in tunnel engineering, is critically important. The rheological properties of the surrounding rock heavily affect second lining stability. In this work, we used laboratory triaxial compressive rheological limestone tests to study nonlinear creep damage characteristics of surrounding rock mass in construction projects. We established a nonlinear creep damage constitutive model for the rock mass, as well as a constitutive model numerical implementation made by programming. Second, we introduced a new foam concrete with higher compression performance and good ductility and studied its mechanical properties through uniaxial and triaxial tests. This concrete was used as the filling material for the reserved deformation layer between the primary support and second lining. Finally, we proposed a high efficiency and accuracy staged optimization method. The minimum reserved deformation layer thickness was established as the optimization goal, and the presence of plastic strain in the second lining after 100 years of surrounding rock creep was used as an evaluation index. Reserved deformation layer thickness optimization analysis reveals no plastic strain in the second lining when the reserved deformation minimum thickness layer is 28.50 cm. The results show that the new foam concrete used as a reserved deformation layer filling material can absorb creep deformation of surrounding rock mass, reduce second lining deformation that leads to plastic strain, and ensure long-term second lining stability.