钢筋混凝土轴拉构件裂缝宽度有限元计算方法研究

以大型通用有限元软件ABAQUS为平台,建立了钢筋混凝土轴拉构件荷载作用下裂缝宽度的一种有限元计算方法。采用损伤塑性模型,考虑混凝土软化特性,对3组不同配筋率的轴拉试件进行非线性分析。数值分析结果表明,试件开裂位置、开裂荷载以及开裂处钢筋应力值均与试验实测结果较为接近。同时,通过裂缝宽度计算方法所得各级荷载作用下的裂缝宽度值与试验实测值吻合度也较好。表明提出的基于有限元的裂缝宽度计算方法具有一定的可行性和精确度,可以为实际工程中的裂缝宽度计算提供一定依据。     

水工钢筋混凝土结构构件矩形截面正截面强度计算——TI59计算器程序

根据“水工钢筋混凝土结构设计规范”(SDJ2D——78)“钢筋混凝土结构构件的强度计算”一章中的规定,矩形截面钢筋混凝土构件正截面按强度配筋,应根据构件所处的不同工作条件,选择不同的公式进行计算.构件的工作条件决定于构件承受的轴力和弯矩联合作用情况,分别有轴心受压、轴心受拉、受弯、小偏心受压、大偏心受压、小偏心受拉、大偏心受拉等七种情况.规范中都给出了各种情况下的计算公式.本程序的计算任务是根据输入的轴力和弯矩自动判别构件处于何种工作条件,并自动选择相应的公式,计算出配筋结果.     

适用于扩展有限元裂缝计算的钢筋与混凝土粘结滑移关系

以定量分析钢筋与混凝土粘结滑移关系为目标,利用RCXFEHohai-P扩展有限元程序,计算采用不同粘结滑移公式时钢筋混凝土简支梁的最大裂缝宽度。结果表明,计算所得最大裂缝宽度各不相同,且都与《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)所列最大裂缝宽度公式计算值存在差别。为此,基于GA-BP神经遗传网络,以规范最大裂缝宽度公式计算值为预测目标,反演得到适用于扩展有限元裂缝计算的粘结滑移公式,算例表明该公式能满足扩展有限元裂缝宽度计算要求。研究成果对提高扩展有限元裂缝分析的准确性具有一定的参考价值。     

混凝土劈拉开裂和裂缝自愈合机理

采用混凝土圆盘试件,研究了劈拉加载下混凝土的开裂过程和裂缝形态,分析了试件劈拉应力-裂缝口张开位移曲线的特征,探讨了不同卸载位移下曲线的变化规律;对劈拉开裂后混凝土在不同环境中(海水、淡水和标准养护)的性能恢复规律和自愈合机理开展了试验研究。结果表明:混凝土劈拉开裂导致自身刚度降低,并且裂缝口张开位移越大,刚度降低越明显;自愈合产物与混凝土基体黏结强度较低,再次劈拉加载下试件刚度虽有恢复,但恢复值相对于初始刚度较小;裂缝自愈合是各种物理和化学过程综合作用的结果,愈合机理主要包括水泥的再水化作用、结晶作用、水泥水化产物的分解作用和颗粒杂质等的堵塞作用。     

截面高度对钢筋混凝土梁裂缝分布影响的试验研究

为建立混凝土结构裂缝验算的统一公式,通过试验研究了截面高度对钢筋混凝土简支梁裂缝分布形态、裂缝间距和裂缝宽度的影响规律。根据裂缝的产生机理、延伸发展特征和宽度变化规律提出了分型统计的原则,进行各类型裂缝数量、平均裂缝间距、平均裂缝宽度及最大裂缝宽度分布规律的分型统计分析。明确了结构设计中裂缝宽度验算对应的裂缝形态特征的物理意义,即该裂缝为在后续各级荷载作用下,因开裂截面钢筋拉应力和混凝土受拉区高度的持续增大而得以持续延伸到中和轴附近的主裂缝。提出了以纵向受拉钢筋直径为变量的有效受拉截面高度的计算方法,提出了考虑截面高度与有效配筋指数耦合影响的平均裂缝间距计算模式。     

适用于有限元片状裂缝模型的钢筋与混凝土粘结滑移关系

对比分析了常用的几种钢筋与混凝土粘结滑移关系,采用Hohai RCFE-P有限元软件计算各粘结滑移公式相对应的裂缝宽度,并与《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)[1]最大裂缝宽度公式计算值进行比较。结果表明:各粘结滑移公式差异大且不适用于有限元片状裂缝模型的计算。因此,参照文献[1]规定的粘结滑移公式,建立了基于GA-BP神经遗传网络的粘结滑移公式反演模型,以文献[1]中最大裂缝宽度公式计算值为预测样本,对文献[1]粘结滑移公式中的系数进行参数反演,给出了适用于有限元片状裂缝模型的粘结滑移公式。算例结果表明,本文提出的粘结滑移公式能满足有限元裂缝宽度的计算要求。     

组合梁负弯矩区非线性分析

在同时考虑组合梁负弯矩作用下钢梁与混凝土板之间滑移效应以及混凝土与纵向钢筋之间粘结滑移效应的基础上,建立了组合梁受力模型,并由此推导出组合梁负弯矩作用下的整体平衡方程及整个加载过程中栓钉刚度随交界面滑移的变化关系。为进一步研究在荷载作用下,组合梁负弯矩区混凝土受拉使得混凝土板局部开裂,从而降低了组合梁承载力和刚度的性能提供了理论依据。     

钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道裂缝宽度的计算

本文通过4个钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道的模型试验，研究了钢纤维自应力混凝土对压力管道裂缝控制的影响因素，近似地将外包混凝土看作是轴心受拉构件，采用与现有混凝土规范相对应的模式提出了钢纤维自应力混凝土压力管道的裂缝宽度计算方法。试验表明，该裂缝宽度计算模型物理力学意义表达明确，利用钢纤维和自应力混凝土可以有效地降低管道外包混凝土的裂缝宽度，且试验结果与本文公式计算结果吻合良好。     

混凝土非标准楔入劈拉试件断裂参数的确定

目前混凝土非标准楔入劈拉试件还没有一个合适的确定裂缝尖端断裂参数公式,通常的方法是借用紧凑拉伸试件的应力强度因子公式,不便于应用。文中利用有限元程序,对在不同高度以及不同初始缝高比条件下非标准楔入劈拉试件进行了模拟。得到了裂缝尖端的应力强度因子公式以及裂缝张口位移曲线。分析结果及举例表明,非标准楔入劈拉实验断裂参数确定模型是可靠的。断裂韧度不随试件尺寸变化,是材料常数;裂缝扩展量不受初始裂缝长度影响,而随着试件高度的增加而增长。     

混凝土劈拉开裂和裂缝自愈合机理

<正>采用混凝土圆盘试件,研究了劈拉加载下混凝土的开裂过程和裂缝形态,分析了试件劈拉应力-裂缝口张开位移曲线的特征,探讨了不同卸载位移下曲线的变化规律;对劈拉开裂后混凝土在不同环境中(海水、淡水和标准养护)的性能恢复规律和自愈合机理开展了试验研究。结果表明:混凝土劈拉开裂导致自身刚度降低,并且裂缝口张开位移越大,刚度降低越明显;自愈合产物与混凝土基体黏结强度较低,再次     

高地应力钻孔岩心饼裂特征研究

对锦屏深部高地应力环境下的钻孔岩心饼化现象进行了调查统计分析,在总结已有的研究成果基础上,对岩饼端面宏观破坏特征、饼化数量、厚度及钻孔特征进行了描述,通过数值方法模拟开展了钻孔岩心应力特征及饼化机理研究,并总结钻孔岩心饼化的应力场条件。研究结果表明:①钻孔过程中,岩心径向所形成的拉应力贯通区是岩心饼裂的主导因素,岩饼形貌受岩心中拉应力影响;②足够的应力场是岩心饼化的首要条件,应力场越高,钻孔岩心中拉应力越大,岩心裂纹触发与扩展的应力条件更加充分,所形成的岩饼厚度越小;③钻孔径向应力场增长对钻孔岩心内部拉应力有促进作用,钻孔轴向应力场作用效果相反;④定义了岩心中最大拉应力贯通线均值,与岩石抗拉强度相比较作为岩心饼裂判据,推导了岩心饼裂地应力场关系式,并算得锦屏T_2b大理岩饼化的临界地应力场条件为钻孔径向应力场>34.44 MPa。研究成果对高应力条件下地应力场的预测、钻孔取心等工作具有一定的借鉴意义。     

大型渡槽盆式橡胶隔震支座轴向刚度研究

盆式橡胶支座用于大型、特大型渡槽结构时,支座设计时如何合理地确定其各种结构参数显得十分重要。考虑到盆式橡胶支座各组成构件的直径和厚度的变化,以及在轴向压力作用下盆式橡胶支座的压缩变形特征,利用变分原理和卡氏第二定律导出了盆式橡胶支座的轴向刚度计算公式。通过比较,计算值与实测值的吻合程度较好。     

轴心受压钢柱火灾后稳定承载力研究

轴心受压钢柱在经历火灾损伤后,构件截面材质呈现非均质力学性态,构件受力状态发生改变。为研究其火灾后剩余承载力,以工程中常用的H形截面轴心受压钢柱为研究对象,考虑高温后材料的强度变化、温度场不均匀对材料特性的影响,构件截面刚度退化等因素,采用等效截面法,分析了单面受火轴心受压钢柱火灾后的偏心效应。提出偏心距及附加弯矩的计算方法,进一步给出轴心受压钢柱火灾后剩余承载力计算公式,并通过算例分析,验证了该方法的合理性。该法不仅可用于单面受火轴压钢柱火灾后剩余承载力计算,也可为类似研究提供新思路。     

坝下埋管环向裂缝与轴向抗裂验算

分析了坝下埋管运行后产生环向裂缝的原因,建立了考虑变温和土压力联合作用下的埋管伸缩缝间距与轴向抗裂验算的计算方法,并给出了相应计算公式,方法可供设计人员参考.     

挡土结构墙后黏土主动土压力改进计算

经典的朗肯土压力理论忽略了墙土内摩擦角与挡墙倾角对土压力的影响,计算模型简便,而库伦土压力理论虽考虑因素较多,但没有考虑黏聚力对土压力的影响。为更好地反映挡墙墙后黏性土土压力的变化规律,在库伦土压力理论基础上,推导了一种能考虑墙土摩擦角、墙顶张拉裂缝高度、墙体位移状态及折线滑移面的黏性土主动土压力计算方法,采用其他常用理论与模型实测值对比验证,证明了该方法对计算墙后黏性土主动土压力计算的有效性。与其他类似方法相比,该方法计算的墙后黏性主动土压力与模型实测值更为接近,且计算过程更为简便;当黏聚力为0时,该方法可直接化简为库伦主动土压力公式。因此,该法对实际支挡工程具有一定的理论指导意义。     

浅谈水文缆道设计与计算

本文以四川省渠县水文站水文缆道设计为例,采用平均参数法进行设计计算,即把钢塔假定为"等钢度、等跨度"的铰链杆件,并以各跨的平均纵向力N和平均支座刚度υ分别代替Ni和υi得出减化铰链法的计算公式。     

等效刚度板模拟网架对下部支承结构的影响分析

采用拟夹层板分析法的相关假设和理论,利用等效刚度板对网架结构进行等效代换,研究等效刚度板模拟空间网架对下部支承结构的影响。通过建立网架结构模型和等效刚度板模型,运用SAP2000有限元分析软件分别对两种模型的自振频率,静载作用下的柱轴力以及水平地震作用下的弯矩、位移进行对比分析。分析结果表明,结构的周期、内力计算结果比较相近,部分构件位移有较大误差。可以得出,网架结构平面内刚度无限大的假定对计算结果产生较大误差,以等效刚度板代替网架结构的协同工作可以简化下部支承结构设计与计算分析,在工程误差范围内有一定的可行性。     

基于三维细观结构轻骨料混凝土力学性能的数值模拟

为了从细观结构上研究轻骨料混凝土的破坏机理,利用SCDM软件提出了一种新型划分网格技术,建立了三维细观结构的轻骨料混凝土有限元模型。模拟了轴心抗压与劈裂抗拉试验破坏过程,并与试验结果进行对比分析。计算结果表明:轴心抗压与劈裂抗拉强度的计算值与试验值的误差均在3.5%以内。在轴心抗压模拟试验过程中,裂纹最先出现在轻骨料处,表明轻骨料是轻骨料混凝土材料的薄弱环节,随着荷载进一步加大,最终形成了一个有两个对顶的锥形界面。在劈裂抗拉模拟试验过程中,裂纹也是最先出现在轻骨料处,随着载荷的增大,最终形成了一条宽大的主裂纹,且与主拉应力相垂直。与试验结果对比分析表明,本文提出的模拟方法,可以很好地模拟轻骨料混凝土静力学性能。