考虑地基摩阻作用的CRCP温度应力非线性分析

基于钢筋混凝土黏结滑移及混凝土路面板与地基之间的非线性本构关系,建立了连续配筋混凝土路面(CRCP)在温度荷载作用下的力学模型以及按接触理论推导的有限元刚度矩阵。得出了有限单元法的数值解,分析了降温荷载作用下路面应力和位移的分布规律。讨论了裂缝间距、配筋率和钢筋直径对CRCP的影响。通过对连续配筋混凝土路面结构的温度应力计算,可以看出在相同的降温荷载作用下,随着裂缝间距的增大,钢筋和混凝土的最大应力呈非线性增加,同时不同的钢筋直径对CRCP的各种应力具有较大的影响。     

连续配筋混凝土路面荷载应力有限元分析研究

连续配筋混凝土路面(CRCP)为带缝工作,荷载应力、温度应力状况等与其开裂状况相关,初始裂缝状态的变化会影响到后继裂缝的形成和分布,使路面受力机理的理论分析变得更为复杂。为此,论文综合考虑裂缝、钢筋等效、地基等影响因素,采用有限元分析方法分析CRCP荷载应力的分布规律,分析了板宽、板厚与地基模量、混凝土模量、配筋率对CRCP荷载应力的影响,为CRCP的结构设计建立了更为合理的计算方法。     

温缩作用下双层连续配筋混凝土路面配筋率设计参数对比分析

利用钢筋等效原理建立双层配筋CRCP在温缩作用下的数值模型并进行验证,在此基础上运用L50正交表设计数值仿真工况,以横向裂缝宽度bj、纵向钢筋应力极值σ_s,max和混凝土应力极值σ_c,max作为评价指标,对11项配筋设计参数进行敏感性分析和显著性排序。显著性分析表明,线膨胀系数、温降和配筋率、粘结刚度系数、钢筋弹性模量对CRCP力学响应影响较为显著,应作为双层配筋CRCP主要设计指标。在双层配筋CRCP的配筋率设计试算中,建议将配筋率ρ依次按照ρ∈[0.60%,0.80%]、ρ∈[0.80%,1.00%]、ρ∈[1.00%,1.20%]三个取值区间进行试算;将连续配筋混凝土(CRC)板体的1/3厚度处作为上层纵向钢筋和下层纵向钢筋的取值基点。     

钢筋混凝土粘结滑移问题的单弹簧联结单元法

在传统双弹簧联结单元法的基础上,提出了求解钢筋与混凝土粘结滑移问题的一种新的方法—单弹簧联结单元法。在混凝土实体单元与钢筋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,通过建立二者间法向自由度约束方程的方式保证钢筋与混凝土之间法向变形协调,避开了人为选择法向刚度系数的困难,能够很方便的考虑钢筋对混凝土的销拴效应。     

连续配筋混凝土路面力学行为的温度效应

为了准确计算连续配筋混凝土路面在温度作用下整个路段任意点的位移和应力,基于钢筋混凝土间粘结滑移效应,考虑地基摩阻力的影响,采用接触有限元理论形成了连续配筋混凝土路面的刚度方程,建立了考虑各个裂缝间隔段和锚固地梁之间联合作用的整个路段各部分应力和位移的理论分析模型。基于理论模型,探讨了连续配筋混凝土路面在温度应力作用下的钢筋与混凝土各部分的位移和应变的分布规律。对整个路段的数值模拟分析结果表明了方法的有效性和可行性。     

地基摩阻作用时CRCP有限元分析

笔者同时考虑基于钢筋混凝土粘结滑移及混凝土路面板与地基之间的非线性本构关系,建立了连续配筋混凝土路面（CRCP）在温度荷载作用下的力学模型,以及按接触理论推导的有限元剐度矩阵,得出了有限单元法的数值解,分析了降温荷载作用下路面应力和位移的分布规律．     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能数值模拟

采用DIANA有限元软件建立分离式钢筋混凝土梁模型,同时根据已有研究成果建立锈蚀钢筋及钢筋-混凝土界面的性能退化模型,通过试验验证了模型在锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能分析中的实用性。在此基础上,对锈蚀梁的梁拱作用转换和不均匀锈蚀梁的受力性能进行了数值模拟。结果表明：在钢筋端部锚固良好的情况下,剪弯段黏结破坏引起锈蚀梁的受力机制由梁作用向拱作用转换,且最终导致梁在使用荷载下的抗弯刚度降低34％～44％;纵向不均匀锈蚀梁的抗弯性能评价可简化为全跨均匀锈蚀梁,且计算承载力时宜取不均匀分布锈蚀率的最大值,计算刚度时宜取其平均值。     

单向荷载下高强混凝土框架边节点的受力性能

论述了高强混凝土框架边节点单调荷载下的非线性受力性能。高强混凝土选用基于等效单轴应变的增量式正交异性混凝土模型,高强混凝土单轴受力下的应力-应变关系,钢筋应力-应变关系采用弹塑性模型,高强混凝土和钢筋之间采用双垂直弹簧模型,编制了二维非线性有限元分析程序,并用此程序计算了在单调荷载下四榀高强混凝土框架节点试件,计算结果与试验结果均吻合较好,从而为混凝土框架边节点在地震荷载作用下受力性能提供理论依据。     

钢筋混凝土梁柱边节点滞回性能数值模拟

为准确模拟梁柱边节点在地震条件作用下的滞回响应,建立考虑黏结退化机制的梁柱边节点有限元模型。基于ANSYS有限元平台,采用Voce-Chaboche混合强化模型定义钢筋的循环本构关系,开发组合弹簧单元实现往复荷载作用下钢筋与混凝土间的黏结退化机制,根据损伤理论提出往复荷载作用下黏结滑移本构关系预测模型。有限元计算得到的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应力云图与试验结果的对比表明：混合强化本构能更好地描述往复荷载作用下钢筋的滞回响应,组合弹簧单元成功地反演了往复荷载作用下钢筋与混凝土的黏结退化特征,往复荷载作用下节点梁中塑性铰的发育导致梁塑性伸长,将对边节点柱造成不利影响,梁柱边节点数值模拟结果与试验结果吻合良好,为准确模拟梁柱边节点的滞回性能提供了理论基础和技术平台。     

简支梁桥拱型桥面连续构造的受力性能

针对国内简支梁桥桥面连续混凝土开裂的现状,建立有限元模型分析桥面连续构造的破坏机理.分析结果表明：造成桥面连续混凝土开裂的主要原因是简支梁的纵向位移、转动及不均匀沉降引起的内力,直接作用于混凝土或通过纵向连接钢筋传递至混凝土,为了改变内力的传递方式,解决桥面连续混凝土的开裂问题,根据拱型结构拱脚受拉使拱顶产生正弯矩的受力特点,提出一种新型的拱型桥面连续装置.为了验证该装置的有效性,制作了拱型桥面连续和传统型桥面连续的模型并进行了设计荷载下的受力试验.试验对比结果及有限元计算表明：拱型桥面连续装置对混凝土的拉力有较好的分散作用,大大减小了桥面连续混凝土的纵桥向拉应力,有效地改善了桥面连续混凝土的开裂损伤.     

接缝传力杆对重载水泥混凝土路面影响研究

针对重载交通对水泥混凝土路面的破坏,在水泥混凝土面板间设置传力杆,利用有限元软件分析接缝传力杆对水泥混凝土路面的应力和位移的影响。结果表明:设置传力杆可以有效减少受力面板的应力和位移变形,同时,将受力面板所承受的应力和位移变形传递给相邻的不受力面板,使水泥混凝土路面的受力和位移变形更加均匀,提高重载水泥混凝土路面的使用寿命。     

预应力空心板梁桥加载破坏形态有限元仿真模拟

为了全面了解桥梁结构从加载到破坏的变化形态,利用通用有限元软件ANSYS对预应力空心板梁桥结构受力过程的非线性特性进行有限元模拟,分析桥梁的挠度和应力变化规律以及裂缝发展过程。将计算结果与实测结果进行对比,验证有限元模型的可靠性,并通过分析混凝土和预应力钢筋的应力随荷载增加的变化趋势来研究桥梁的应力发展和刚度退化规律。研究结果可为在役桥梁的检测评定和加固维修提供依据,也为预应力混凝土梁桥的极限状态研究和承载能力评估提供依据。     

预应力钢与高强混凝土组合梁有限元分析

目的研究预应力钢与高强混凝土组合梁从加载到破坏的全过程，分析其力学性能，为工程应用提供可靠的理论依据．方法采用大型有限元软件ANSYS，对预应力钢与高强混凝土组合梁进行了空间非线性分析，在组合梁的有限元模型中，钢梁采用壳单元，混凝土采用体单元，混凝土中的普通钢筋通过单元实常数确定，预应力钢筋采用线单元，预加应力通过单元实常数确定。采用弹簧单元考虑了混凝土翼缘板同钢梁间的滑移；采用非线性材料本构模型关考虑了钢材和混凝土的材料非线性特性．结果计算得到了组合梁在不同加载状态的应力、应变，荷载一变形曲线，预应力钢筋增量曲线，滑移沿梁长分布曲线等，并与试验研究进行了比较．分析表明，高强混凝土和钢材的强度都得到了充分发挥．结论计算结果与已有试验结果较为吻合，因此，可以利用有限元方法研究组合梁的工作性能，代替部分试验研究．     

高强混凝土框架节点单向荷载的有限元分析

论述了单调荷载下高强钢筋混凝土框架节点的非线性受力性能。高强混凝土选用基于等效单轴应变的增量式正交异性混凝土模型，及高强混凝土单轴受力下的应力-应变关系．钢筋应力-应变关系采用了弹塑性模型，高强混凝土和钢筋之间采用双垂直弹簧模型，编制了二维非线性有限元分析程序，并用此程序计算了在单调荷载下的这4个高强混凝土框架节点试件屈服荷载、极限荷载并绘出骨架曲线，计算结果与试验结果吻合较好。     

基于ANSYS的简支梁桥柔性墩纵向力分配研究

在刚度耦合模型的基础上,采用大型有限元分析软件ANSYS建立三维实体有限元模型,对连续桥面简支梁桥柔性墩纵向力分配进行仿真分析,通过有限元模拟值与采用刚度耦合模型得到的计算值对比分析表明,刚度耦合模型计算墩顶水平力是合理的,结果是可靠的.采用节点耦合的方式模拟板式橡胶支座,采用弹簧-阻尼单元模拟滑板支座是可行的.     

基于HyperMesh和ANSYS的波形弹簧变形规律及力学性能研究

以波形弹簧为研究对象,采用理论计算与有限元分析相结合的方法,研究波形弹簧的变形规律和力学性能。文章分析了波形弹簧波峰、波谷在压缩过程中的扭转变形情况,得到波形弹簧所受载荷、径向变形量及最大等效应力与压缩量的变化规律。将有限元计算结果与理论计算结果进行对比分析,验证了刚度、径向变形量计算公式的准确性。为解决行业标准中应力计算公式不适用于厚度小于0.2 mm的波形弹簧这一问题,通过有限元分析方法对应力计算公式进行了修正,并通过设置对照组确定了应力修正系数的适用范围,为波形弹簧的设计、计算提供参考。     

CRCP冲断区域后续开裂及影响因素分析

为了对冲断区域后续开裂产生原因及影响因素进行研究,首先考虑水泥混凝土细观上是由胶凝材料、集料及其界面组成的非均匀材料,采用PFC2D软件从细观尺度上进行水泥混凝土抗压强度和弯拉强度数值模拟试验,得到水泥混凝土的弹性模量和弯拉强度;然后考虑连续配筋混凝土路面( CRCP)冲断区域特点,利用有限元软件建立CRCP宏观受力分析模型,结合混凝土细观研究所得弹性模量和弯拉强度,对车辆荷载、湿度梯度和温度梯度作用下的冲断区域路面板后续开裂进行研究;最后分析水泥混凝土细观结构组成参数和宏观影响因素对冲断区域后续开裂的影响。研究结果表明：水泥掺量、水泥强度及集料和胶凝材料界面刚度对冲断区域路面板后续开裂影响较大,车辆超载和板底脱空是冲断区域路面板后续开裂的主要原因。     

钢筋混凝土叠合结构二次受力过程数值分析

二阶段制造和二次受力是叠合结构的关键特征。基于ABAQUS软件,考虑钢筋和混凝土材料本构关系的非线性,定义了联结单元分析钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系,确定了切向弹簧单元和主、被动接触表面分析新旧混凝土叠合面之间的粘结滑移关系,通过初始条件定义施加预应力形成初始应力场,引入生死单元模拟叠合结构的二阶段制造和二次受力过程。通过数值分析,验证有限元分析方法的正确性和可靠性,为叠合结构在实际工程中的应用以及其有限元分析提供参考。     

摩阻损失在预应力连续梁桥中的分析与研究

在预应力混凝土桥梁中,由于较大的预应力损失而直接影响了结构的受力和变形,使结构过早的失效或破坏,预应力筋与孔道壁之间的摩阻是影响其预应力损失的主要因素之一.以郑州市某三跨连续箱梁桥的摩阻试验为背景,以弯曲通长束为主要研究对象,运用最小二乘法原理和二元线性回归方法计算了孔道摩擦系数μ和管道偏差系数k,同时结合桥梁结构有限元分析程序Midas对实际桥梁在不同摩阻系数下进行挠度和应力计算分析,结果表明:对于弯曲通长束而言摩阻损失对跨中截面处的影响更为显著,同时对该桥预应力施工提出了优化措施,这可以为同类型桥梁预应力张拉施工与计算控制提供参考.     

地下道路复合式路面结构力学分析

针对地下道路交通量大,渠化交通严重等特点,采用CRCP+AC复合式路面,并根据CRCP+AC结构的受力特性和CRCP板的受力特点,建立了有限元计算模型.通过分析不同水平力,不同层间接触条件,面层模量和厚度,基层厚度,土基回弹模量,应力吸收层等因素对荷载应力的影响,计算出AC层及CRCP层合适的厚度,为地下道路设置CRC...