体外预应力钢-钢筋混凝土组合梁非线性有限元数值模拟研究

预应力钢-钢筋混凝土组合梁具有刚度大、承载力高、延性好等特点,比传统的普通钢-混凝土组合梁具有更明显的技术经济效益和社会效益,应用也越来越多.为此,在采用合理的材料本构关系及有限元单元形式的基础上,开发出了用于预应力钢-钢筋混凝土梁非线性有限元分析的数值模拟软件,并通过算例进行了分析验证,证明了合理性.得到了一种新型处理本领域研究的数值模拟方法.     

钢-混凝土简支组合梁的非线性有限元分析

钢-混凝土组合梁能够充分发挥钢梁的抗拉强度和混凝土的抗压性能,是一种性能优越的组合结构。根据组合梁的特点,选取适合的单元类型及本构关系,探讨其网格划分和加载方式,建立了一套适用于组合梁的有限元建模方法。模拟已有试验,对比分析荷载-挠度曲线,两者计算结果吻合良好,验证了所建有限元模型是可靠的。然后利用有限元模型对组合梁的滑移特点进行了分析,得出了一些有益的结论:极限状态下,最大滑移并不在梁端,而在距梁端约200 mm的位置,说明这个部位分配的剪力最大,并且抗剪连接度越高,这种情况越明显;抗剪连接度较低时,组合梁混凝土强度等级对滑移影响不大,抗剪连接度较高时,相同荷载作用下,组合梁混凝土强度等级越高,界面产生的滑移越大。可以根据组合梁的这些特点,合理布置抗剪栓钉,减小界面滑移,提高组合梁的承载力。     

预应力钢-混凝土组合梁抗震性能试验研究

对普通钢-混凝土组合梁的钢梁和混凝土板施加预应力,即形成了预应力钢-混凝土组合梁.基于5根梁的低周反复荷载试验,对预应力钢-混凝土组合梁的破坏形态、滞回曲线、变形恢复能力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能进行了较为系统的研究,重点探讨了预应力度和剪力连接程度对其抗震性能的影响.研究表明,预应力钢-混凝土组合梁具有良好的抗震性能.     

钢-混凝土组合梁疲劳性能研究进展

钢-混凝土组合梁广泛应用于桥梁结构,由车辆等活荷载引起的疲劳问题日益突出,但国内对钢-混凝土组合梁疲劳性能的研究并不充分,规范中相关的疲劳设计条款有待完善。疲劳试验是研究钢-混凝土组合梁疲劳性能的主要途径之一,而其耗时长、费用高的特点决定了无法进行大量的试验研究。因此,对现有研究成果进行汇总分析具有重要的意义。本文通过整理、分析国内外的研究文献和设计规范,对钢-混凝土组合梁的疲劳性能、疲劳设计方法等进行了探讨,相关内容可以为组合梁的疲劳设计提供参考。     

钢-混凝土组合梁的非线性性能分析

本文对9根钢—混凝土组合梁进行了竖向加载试验,测出了该组合梁的极限荷载、钢与混凝土界面的相对滑移分布以及荷载-挠度曲线,并由此提出了根据钢与混凝土应力-应变关系,考虑钢与混凝土界面相对滑移的组合梁非线性性能分析方法,进而求解了竖向集中荷载作用下组合梁的极限荷载、钢与混凝土界面的相对滑移分布以及荷载-挠度曲线等非线性参数,通过试验对比,表明本方法分析结果与试验吻合较好.     

不同剪力连接钢-混凝土组合梁试验及有限元分析

为探讨连接件对钢-混凝土组合梁在静载作用下的抗弯性能的影响,对四根不同剪力连接的组合梁进行试验,观察试件的受力性能、破坏形式,分析试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、荷载-滑移曲线等;并采用组合梁单元模型,对钢-混凝土组合梁进行了有限元分析。通过试验和数值分析可以发现,组合梁具有良好的延性,连接件的连接程度对组合梁的变形、承载力具有较大的影响,数值计算与试验结果较吻合。     

钢-混凝土组合梁体系转换新技术

钢-混凝土组合梁是由钢结构通过剪力钉与混凝土共同作用所形成的组合结构，其内力在形成过程中不断变化．以深圳丽水桥为背景工程，利用截面与内力均在变化的特殊性，在适当阶段对结构进行体系转换，可以调整结构内力状态，获得经济效益，具有推广应用前景。     

钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点的非线性有限元分析

以简化的Varma模型作为钢材的循环本构关系模型,建立了2类钢管混凝土柱与组合梁连接节点——梁钢筋贯通钢管节点和梁钢筋与上加强环焊接连接节点的三维非线性分析模型,并采用有限元软件ANSYS对其在低周反复荷载作用下的滞回性能进行了非线性分析。结果表明：由有限元模型得到的低周反复荷载作用下的滞回曲线及骨架曲线与试验所得的结果吻合较好,但在屈服荷载后差异较大;如能恰当地选择材料的本构关系、计算模型和破坏准则,则能够采用有限元模型准确地预测上述2类节点的弹塑性行为和整体抗震性能,并用于节点滞回性能的非线性参数分析。     

钢-混凝土组合梁变形及滑移有限元分析

根据钢-混凝土组合梁的特点，介绍了钢一混凝土组合梁受力时采用有限元分析的原理，推导了剪力连接件的单元刚度矩阵表达式，建立了连接件的非线性有限元模型．采用大型有限元软件ANSYS作为仿真分析工具，对均布荷载作用下的钢-混凝土简支组合梁在不同剪力连接程度下的应力、变形和滑移进行了分析．分析结果可以指导实际工程中对组合梁设计的连接程度的选择．     

钢-混凝土组合梁疲劳性能的有限元分析

目的为提高组合梁的抗疲劳寿命,研究组合梁疲劳性能．方法采用ANSYS软件包对组合梁的疲劳性能进行数值模拟与研究,通过建模对其施加疲劳荷载,计算具有不同配筋率和混凝土抗压强度的7根组合梁应力幅和疲劳寿命,得到了相应的s—N过程曲线,并与组合梁的试验结果和国际相关规范进行了比较．结果混凝土抗压强度从36．4MPa提高N41．8MPa,疲劳寿命提高了1．48倍;其他条件相同的情况下,应力幅提高9．9／MPa,试验和有限元计算疲劳寿命提高12．8万次和24万次．结论配筋率、混凝土强度和应力幅值是影响组合梁疲劳寿命的主要因素,配筋率比混凝土抗压强度影响更显著．     

任意截面无黏结预应力混凝土梁的有限元分析

建立了基于大变形非线性有限元理论的无黏结预应力混凝土梁的计算模型,能够较好地预测任意截面无黏结梁整个加载历史的非线性结构响应.无黏结筋的效应以等效节点荷载替代,由此可按普通有黏结钢筋混凝土梁进行分析,其截面内力由外荷载和无黏结筋等效节点荷载共同引起.利用修正的Rodriguez截面分析模型,混凝土的贡献通过边界顶点定义的梯形单元来实现.导出了任意截面无黏结预应力混凝土梁非线性全过程分析的标准有限元公式.无黏结试验梁的分析计算结果与试验结果吻合良好.     

预应力混凝土叠合梁正常使用极限状态控制

基于目前国内全部预应力混凝土叠合梁正常使用阶段的试验结果 ,探讨了预应力混凝土叠合梁正常使用阶段的受力特征 ,提出了可用于正常使用极限状态控制的计算方法 ,并与普通预应力混凝土梁的相应计算形成统一的理论体系     

空间管桁架混凝土组合梁受弯性能试验研究

设计制作了空间管桁架混凝土组合梁,通过组合梁的试验研究,得到了荷载-跨中挠度关系曲线、组合梁沿梁长方向的挠度曲线以及组合梁跨中截面应变沿梁高变化曲线,对比有限元分析结果表明：组合梁纵向应变沿梁高近似符合平截面假定;在整个受力阶段钢管桁架和混凝土翼板共同受力性能良好;组合梁在荷载作用下的抗变形能力较强;管桁架节点受力复杂,节点承载力是结构承载力的控制因素;有限元模型可以真实地反映实际结构的受弯承载力和挠度发展的情况。     

钢纤维混凝土梁非线性分析在ANSYS中的实现

运用ANSYS进行钢纤维混凝土结构非线性分析,以钢纤维混凝土梁为例,详细探讨混凝土、钢纤维混凝土和钢筋的本构模型、单元特性以及有限元模型的建立,采用APDL语言参数化建模,编写通用命令流,完成非线性分析,并与试验结果进行比较.结果表明,运用ANSYS中混凝土材料的Solid65单元和相应的本构关系及强度准则,并将其与ANSYS中其他单元组合使用,可以得到令人满意的结果.     

基于有限单元法的钢-混凝土组合梁截面优化设计

给出了钢-混凝土组合梁截面计算机辅助优化设计的有效方法，以有限元结构分析和优化算法相结合为手段，提出了一种符合实际情况的钢-混凝土组合梁的剪力连接模式，建立钢-混凝土简支组合梁有限元分析模型、优化参数模型，优化数学模型，用ANSYS的参数化设计语言编制了分析文件和优化控制文件，经计算获得钢-混凝土组合梁最优截面形式．该方法的优化效果显著，并且效率高，可广泛应用于钢-混凝土组合梁截面优化设计工程．     

无粘结预应力混凝土梁非线性有限元分析方法研究

无粘结预应力混凝土的计算并不象有粘结预应力混凝土那样,由外荷载引起预应力筋的应变不能根据相应截面的混凝土的应变求得,其应力的计算比较复杂.以有限元理论为基础,提出无粘结预应力混凝土梁的全过程分析模型,并研究编制了计算程序,分析了无粘结预应力混凝土的整个受力过程、变形发展、混凝土及无粘结筋的应力分布状态等.实例计算结果表明,该模型具有较好的精度,可用于工程结构的实际模拟分析.     

基于组合单元的圆钢管混凝土结构非线性分析

基于圆钢管混凝土组合截面轴力-应变关系和轴力一弯矩一曲率关系实用计算方法,采用U.L列式单元增量平衡方程,引入平面梁单元非线性分析方法,建立了钢管混凝土结构组合单元法非线性有限元分析理论.编制了相应的非线性有限元程序,对已有钢管混凝土结构的面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等进行双重非线性有限元分析,与基于钢管混凝土拉压数值本构模型的分层梁单元非线性分析理论比较.结果表明,两种分析方法的载荷一变形曲线和极限承载力都很接近试验结果,与分层法相比,组合单元法直接根据杆端力求解截面刚度,不用分层计算截面刚度,加快了计算速度.     

混凝土板非线性分析的微平面法

讨论了混凝土板非线性分析的微平面法.首先,介绍了微平面法的最新进展、优点和五个基本假设.基于这些假设导出了混凝土的一般本构关系,并进一步给出了本构关系中所包含各参数的显式表达式.然后将混凝土板分成若干层,建立起每层板节点力与节点位移之间的关系.再应用虚功原理,获得了混凝土板有限元分析的计算公式.最后,为了验证本文数值方法,计算了一混凝土板在五个集中力作用下板中心位移与外力之间的关系.数值解与实验数据之间的良好一致性初步证实了该方法的有效性.     

钢板与轻骨料混凝土组合梁滑移性能研究

在钢板与轻骨料混凝土组合梁中，钢板与轻骨料混凝土的交接面必产生相对滑移，这种滑移是影响组合梁受力性能的一个重要因素，可降低组合梁的承载力，增加组合梁的变形．通过5根钢板与轻骨料混凝土组合梁的试验研究，分析了钢板与轻骨料混凝土组合梁的交接面滑移性能，利用弹性理论，建立其交接面相对滑移微分方程，得到不同工况下的钢板与轻骨料混凝土组合梁滑移计算公式。并通过试验对其进行验证，理论计算结果与试验结果吻合良好．