有限单元法在钢筋混凝土岩石隧洞衬砌计算中的应用

本文分析了目前常用的钢筋混凝土衬砌内力计算方法的不足、围岩与衬砌问缝隙对衬砌内力的影响，以及按规范公式计算衬砌裂缝宽度存在的问题，指出钢筋混凝土有限单元法是衬砌配筋设计的一种有效方法，同时介绍了应用钢筋混凝土有限元进行衬砌设计的思路。     

Y岔圆形调压井结构限裂配筋设计

采用三维非线性有限元和平面钢筋混凝土非线性有限元相结合的方法，对Y岔圆形调压井结构进行限裂配筋设计，利用三维非线性有限元计算衬砌内力，按承载能力极限状态进行配筋。在平面钢筋混凝土非线性有限元进行裂缝宽度计算时，采用应力等效的方法计入三维效应，考虑钢筋或钢板与混凝土之间的粘结滑移。为同类工程限裂配筋设计提供一套合理的计算方法。     

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。     

三峡升船机上闸首结构配筋方案研究

采用钢筋混凝土有限单元法对三峡升船机上闸首结构两种配筋方案进行研究。在方案混凝土方案中，通过研究不同配筋量与裂缝宽度之间的关系，得到满足设计要求的底板配筋；在预应力混凝土方案中，通过研究预应力吨位与裂缝宽度、底板应力的关系，得到合适的预应力吨位。还讨论了温度变化及混凝土徐变对预应力的影响。实践表明，钢筋混凝土有限单元法是非杆系混凝土结构配筋设计的一种有效方法。     

扩展有限元法及其在钢筋混凝土结构中的应用综述

简述扩展有限元法的基本思想和应用价值,以钢筋混凝土的裂纹问题(强不连续问题)为例对扩展有限元法中描述裂纹的水平集法、不连续位移场富集策略、积分方案进行了介绍,并给出相关领域近年来的研究成果。概述扩展有限元法在断裂力学领域中的应用动态。在此基础上,分别从混凝土开裂和钢筋与混凝土两种材料的黏结滑移两个方面介绍扩展有限元法在钢筋混凝土结构开裂分析中的研究与应用进展,指出为将该方法应用于水工钢筋混凝土结构等规模巨大、配筋和受力复杂的实际工程中,需对单元模型、裂缝处理方式以及裂缝处钢筋应力等问题进行深入研究。     

三峡工程升船机螺母柱锚固体系设计与受力分析

三峡工程升船机事故安全装置采用短旋转螺杆-长固定螺母柱型式,在升船机发生如漏水、船厢室进水等事故时,长螺母柱将承受巨大的锁定荷载。在有限的空间传递巨大的载荷,目前国内无成熟经验和可遵循的规范,因此,螺母柱锚固体系的设计难度较大。介绍了长螺母柱的结构布置,对螺母柱锚固体系受力状况进行了有限元计算分析,并将计算结果与模型试验成果进行了对比研究,由此证明了计算模型和计算方法的适用性。该项研究成果已应用于三峡工程升船机安全机构及其锚固系统的设计施工中,提出的螺母柱传力结构形式及有限元模型及计算方法为类似工程的设计与计算提供了借鉴。     

混凝土结构有限元计算中预应力模拟方法及比较

介绍了钢筋混凝土结构有限元分析中模拟预应力的方法并给出相关公式。以块体结构和预应力闸墩为例,对比了不同预应力模拟方法的差异。分析结果表明：荷载法计算精度受预应力筋矢跨比的影响,当矢跨比较大时会有较大误差;节点力法能够模拟任何曲率的预应力筋作用,网格划分合理时计算结果与考虑张拉过程的实体力筋法一致;对于非杆系预应力混凝土结构,需考虑混凝土开裂时应采用实体力筋法,否则可采用节点力法;采用实体力筋法模拟预应力作用时,是否考虑张拉过程对锚固端附近的混凝土压应力影响较大,对其它部位影响不明显。     

长槽钢轴压构件缀板加劲效应的理论计算方法

针对槽钢插打容易引发弯曲失稳的问题,提出了一种沿槽钢设置缀板的构造措施,基于空间配位法提出了一种缀板加劲效应理论,并推导出带缀板槽钢轴压构件的整体稳定性计算方法,为工程中开口槽钢的局部加固优化设计提供了理论依据。算例证明,本方法能够有效量化缀板的位置效应和其自身的尺寸效应,对缀板的数量和板宽、布置方式和构件长度等因素进行稳定临界荷载的规律性分析,计算结果和规律基本合理,充分验证了实际工程的应用效果。     

混凝土与土体非线性对地基梁弯矩的影响

采用钢筋混凝土有限单元法研究土体和混凝土非线性对地基梁弯矩的影响。通过对土体和混凝土为线性和非线性4种不同计算模式，指出在考虑混凝土与土体为非线性时，其弯矩明显小于当混凝土与土体均假定为线性时的弯矩。要正确计算地基梁弯矩应同时考虑混凝土与土体的非线性，如不能同时考虑混凝土与土体的非线性，则在计算刚性地基梁时至少应考虑土体非线性，而计算柔性地基梁时则至少应考虑混凝土非线性，此时钢筋用量对设计荷载作用下的弯矩影响不大。此外，给出柔性地基梁弯矩折减系数口的计算公式，该系数定义为考虑混凝土非线性时的弯矩与郭氏表弯矩的比值，利用该系数可方便地由郭氏表弯矩得到考虑混凝土非线性时的弯矩。     

大体积非杆系混凝土承载板的配筋

以实际工程为背景,采用模拟施工法和叠合梁法计算大体积非杆系混凝土承载板的应力,讨论两种方法所得结果的区别及不同弹性模量随时间变化的计算公式对计算结果的影响,再按应力图形法进行承载力配筋,并采用钢筋混凝土有限元法进行裂缝验算。计算结果表明:采用模拟施工法计算时,不同弹性模量随时间变化的计算公式对最大主拉应力与关键截面的主拉应力影响不大;虽然模拟施工法得到的拉应力最大值大于叠合梁法,但两者所得应力分布规律相同,关键截面的主拉应力和承载力所需的配筋量相近;按应力图形法所配钢筋能满足裂缝宽度的要求;大体积非杆系混凝土承载板的配筋设计可采用简单的叠合梁法计算应力分布,按应力图形法配筋,除特别重要的结构外一般可不用钢筋混凝土有限元法进行裂缝宽度计算。