钢筋混凝土结构损伤监测中的混凝土-钢界面单元

荷载作用下,钢筋混凝土中混凝土和钢筋两种材料之间存在交互作用。当界面受到严重破坏时,例如,出现了大的裂缝,大的滑动产生剥离时,界面传递荷载的能力突然下降。基于混凝土-钢界面集中模型的构成定律,进行了损伤钢筋混凝土梁的有限元分析。将表现界面变化特征的分级损伤参数与有限元公式相结合,     

钢筋混凝土梁开裂有限元模拟及损伤分析

探讨了对钢筋混凝土梁自加载到开裂整个过程进行有限元模拟的方法，介绍了基于损伤梁单元的剩余寿命评估的原理，结合工程实例，基于ANSYS计算钢筋混凝土梁开裂后的损伤度以及剩余寿命，为既有桥梁寿命评估提供参考。     

钢牛腿式钢管混凝土柱与型钢混凝土梁节点试验研究

超高层钢结构建筑采用钢管混凝土柱是目前较为常用的一种结构形式,与钢管混凝土柱连接的梁有钢梁、劲性梁或混凝土梁等多种方式。目前钢管混凝土柱与型钢混凝土梁节点的研究较少,针对钢牛腿式钢管混凝土柱与型钢混凝土梁的连接节点,对受力性能进行了1∶2缩比例的试验研究,同时采用了ANSYS有限元软件进行分析。结合试验结果和有限元分析结果,研究了该节点的受力特性,结果表明,该节点有很好的极限承载力和抗震性能。     

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。     

正常使用状态下钢筋混凝土梁挠度非线性分析

从钢筋混凝土本构关系入手,基于有限元分析软件,建立钢筋混凝土梁有限元分析模型,分析计算出锈蚀段处梁的裂缝宽度及挠度,并与我国现行规范计算公式的计算结果对比,表明有限元软件模拟局部锈蚀钢筋混凝土梁挠度是可行的。     

Deteriorating beam finite element for nonlinear analysis of concrete structures under corrosion

A three-dimensional reinforced concrete (RC) deteriorating beam finite element for nonlinear analysis of concrete structures under corrosion is presented in this study. The finite element formulation accounts for both material and geometrical nonlinearity. Damage modelling considers uniform and pitting corrosion and includes the reduction of cross-sectional area of corroded bars, the reduction of ductility of reinforcing steel and the deterioration of concrete strength due to splitting cracks, delamination and spalling of the concrete cover. The beam finite element is validated with reference to the results of experimental tests carried out on RC beams with corroded reinforcement. The application potentialities of the proposed formulation are shown through the finite element analysis of a statically indeterminate RC beam and a three-dimensional RC arch bridge under different damage scenarios and corrosion penetration levels. The results indicate that the design for durability of concrete structures exposed to corrosion needs to rely on structural analysis methods capable to account for the global effects of local damage phenomena on the overall system performance.     

混凝土损伤塑性模型应用研究

通过对一钢筋混凝土简支梁的有限元分析,探讨了损伤塑性模型在混凝土非线性分析中的应用方法、技巧及应注意的问题,并采用参数分析,研究了混凝土膨胀角、受拉硬化、受拉损伤变量等参数对计算结果的影响,为进一步将该模型应用于钢筋混凝土结构精细非线性有限元分析提供了参考。     

钢混梁与后张钢混T型梁的非线性有限元模型

采用ANSYS软件,建立了钢筋混凝土梁和钢筋混凝土T型梁的非线性有限元模型,该模型采用弥散裂纹法来处理混凝土拉伸断裂,采用塑性模型来考虑混凝土的压缩破碎,采用梁单元来考虑钢筋朝向和分布的影响。通过上述模型,讨论了钢筋混凝土梁和后张混凝土T型梁的非线性变形,通过与实验结果的对比,证明了该模型的有效性。     

疲劳荷载-环境耦合作用下钢筋混凝土梁锈裂数值模拟

为研究疲劳荷载-环境耦合作用下钢筋混凝土梁锈裂损伤情况,基于有限元软件ABAQUS建立混凝土塑性损伤模型,利用钢筋受热膨胀模拟钢筋非均匀锈胀荷载,同时在模型上施加同步的疲劳荷载,实现疲劳荷载-锈胀荷载的耦合作用,模拟耦合作用下钢筋混凝土梁的损伤情况。结果表明:钢筋混凝土梁在跨中部位损伤最严重,有着自下而上、自跨中到两边的传播趋势;相比单独锈胀力的施加,耦合作用引起的损伤要更为严重,分别增加了76%和100%。     

内嵌钢板钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究内嵌钢板钢筋混凝土框架结构的抗震性能,采用2层单跨1/3缩尺模型,设计1榀内嵌钢板钢筋混凝土框架试件和1榀钢筋混凝土框架对比试件。通过低周反复加载试验,研究内嵌钢板钢筋混凝土框架试件破坏机理、滞回性能、刚度退化规律、延性以及耗能能力,并与钢筋混凝土框架进行对比。试验结果表明:内嵌钢板钢筋混凝土框架的破坏机制更加合理,变形能力、抗侧刚度和承载力明显增高;在结构屈服前,梁柱无明显裂缝,钢板二层较一层变形发展充分,主应力沿对角线方向;ABAQUS有限元分析结果和试验结果吻合较好。     

型钢混凝土梁正截面承载力优化分析

通过对15个型钢混凝土梁构件(只改变内置型钢上翼缘宽度)的梁中单调加载试验进行有限元模拟,从有限元的计算结果以及理论分析得出,型钢混凝土梁构件内置型钢的上翼缘的宽度与下翼缘之比为0.7～0.8时,对核心区混凝土有高效约束,同时核心区的混凝土对内置型钢翼缘有有效的支撑,并且内置型钢、钢筋和混凝土都能充分发挥其力学性能,即达到最佳经济模式。     

Fatigue behavior of damaged steel beams repaired with CFRP strips

This paper presents the flexural behavior of damaged steel beams repaired with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) strips. The damage is intentionally created by notching the tension flange of the beams. Six beams are tested to evaluate the static and fatigue performance of the repaired beams with emphasis on local plasticity and the CFRP-steel interface. A three-dimensional finite element analysis (FEA) is conducted to predict the experimental behavior. A modeling approach is proposed to simulate the fatigue response of the repaired beams, based on the strain-life method and cumulative damage theory. CFRP-repair results in a recovery of static load-carrying capacity of the damaged beam to that of an undamaged beam. The stress range at the damage influences the fatigue life, damage propagation, and plastic strain development of the repaired beams. Fatigue-crack propagation across the web of the beams is not significant up to 50% of their fatigue life, whereas brittle web fracture follows beyond the threshold. A bilinear fatigue response is observed at the CFRP-steel interface, whose magnitudes are dependent upon the number of fatigue cycles and the applied stress range. An empirical model is proposed to predict the fatigue behavior of the interface.     

新型外包钢-混凝土组合梁受扭的非线性有限元分析

基于5根新型外包钢-T形截面混凝土组合梁受纯扭作用的试验成果,采用ANYSY参数化程序设计语言(APDL)编制了命令流,对纯扭作用下组合梁的受扭性能进行了非线性有限元分析(FEM).FEM分析考虑了钢筋和混凝土间的相互作用,以及外包钢和混凝土间的相互作用,较好地模拟了新型外包钢一混凝土T形截面组合梁以及T形截面钢筋混凝土梁受扭构件的受力、破坏全过程.模拟得到构件的扭矩-扭率关系曲线以及构件的极限扭矩与试验结果吻合较好,验证了所建模型分析组合梁受扭全过程分析方法的可行性,以及所编制的APDL命令流程序对组合梁受扭计算的有效性,为组合梁受扭设计提供了实用的计算软件.     

节点加强后钢筋混凝土梁柱节点剪切性能的二维有限元分析

本文以研究节点加强后钢筋混凝土(RC)梁柱节点的力学特性为目的,将加强情况、主筋与混凝土的粘结特性、节点的破坏模式以及裂缝模型作为参数,对RC梁柱节点进行二维有限元(2DFEM)分析,分别考察了节点的荷载变形特性、节点变形模式、混凝土的损伤和梁主筋的应变分布。试验和2DFEM分析表明,节点加强后能防止梁主筋的粘结滑移、减少并延缓节点混凝土的损伤,使RC节点由加强前的节点剪切破坏模式转变成梁端的弯曲破坏模式,从而提高RC梁柱节点的抗剪性能和延性。     

锈蚀钢筋混凝土梁受力性能研究

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,采用有限元软件建立分离式钢筋混凝土梁模型,通过试验验证了数值分析结果的准确性。在此基础上,对锈蚀钢筋混凝土梁的受力性能进行了参数分析。结果表明:(1)钢筋锈蚀率对钢筋混凝土梁受力性能影响较大,随着锈蚀率的增加,构件的承载力降低、刚度退化及延性变差;(2)钢筋—混凝土界面粘结力对钢筋混凝土梁承载力影响较小,但会改变构件的破坏模式,随着锈蚀率增加,构件从延性破坏变为脆性破坏。本文研究成果可为锈蚀钢筋混凝土梁加固设计提供参考。     

型钢混凝土构件传力长度分析

对于型钢混凝土组合构件,使型钢充分发挥作用的传力长度,规范至今尚未明确,本文分别以型钢高度、型钢的混凝土保护层厚度、混凝土强度为研究参数,对型钢混凝土-钢筋混凝土混合梁进行静力弹塑性分析,分析它们各自对传力所需要的型钢长度的影响,并得到相应参数下的传力需要的型钢长度。     

粘钢加固钢筋混凝土矩形梁仿真分析

利用有限元软件ANSYS对粘钢加固的钢筋混凝土梁进行了分析研究,并结合工程实例加以论述,结果表明粘钢加固钢筋混凝土矩形梁结构的强度和刚度显著提高。     

钢骨混凝土梁抗剪性能非线性有限元分析

文章在试验的基础上,采用有限元软件ANSYS对空腹式钢骨混凝土梁抗剪性能进行了非线性有限元分析。经对比验证,计算结果与试验吻合较好,并从混凝土强度、剪跨比、配箍率及斜向角钢规格角度进行了钢骨混凝土梁抗剪性能的影响因素分析。     

不同程度损伤混凝土梁加固后抗弯性能试验研究

将已受损的9根钢筋混凝土梁按其初荷载的大小划分为三种损伤程度,对每种损伤程度分别用粘钢板法、粘碳纤维布法和钢绞线进行加固,使其提高到相同的承载力水平,研究在每一种损伤程度下,采用不同方法加固的钢筋混凝土梁的抗弯性能提高程度。研究表明:与对比梁相比加固梁的极限承载力提高了34%~68%,其中采用钢板加固效果最明显;粘钢板和粘碳纤维的加固效果随着损伤程度的增加而降低,而钢绞线的加固效果并不明显。     

型钢-钢纤维混凝土黏结性能及界面损伤分析

为了解决型钢混凝土结构中型钢与钢筋相互干扰、混凝土浇筑困难等施工难题,将型钢混凝土结构中的钢筋笼全部换成钢纤维,形成无配筋型钢-钢纤维混凝土组合结构.通过16个试件的标准推出试验,研究了在不设置钢筋笼的情况下型钢与钢纤维混凝土之间的黏结性能与界面损伤全过程.结果表明:型钢-钢纤维混凝土试件的加载端与自由端受力不同步,界面的黏结受力不均衡;名义黏结强度随钢纤维混凝土保护层厚度的增大而增大,随黏结界面长度的增大而有规律地减小;钢纤维混凝土保护层越厚,黏结界面长度越大,界面在试验中后期的损伤发展越缓慢.