考虑粘结滑移的箱型钢骨混凝土纯扭构件ABAQUS模拟方法研究

通过有限元分析软件ABAQUS对钢骨混凝土结构进行非线性有限元数值模拟,结合箱型钢骨混凝土柱受扭的数值模拟全过程分析,对ABAQUS建模分析过程中所涉及到的部件建立、材料属性定义、部件装配与分析步的设定、部件间相互作用(包括粘结滑移模拟)、加载方式的设定、网格划分以及后处理结果等问题进行全面介绍。其中重点介绍钢骨混凝土结构ABAQUS数值模拟过程中的采用混凝土损伤塑性模型(GDP),并引入内聚力粘结单元(Cohesive element)对钢骨混凝土结构的粘结滑移进行模拟的实用方法。文中箱型钢骨混凝土柱受扭过程的ABAQUS数值分析结果与试验结果吻合较好,验证了采用模型的有效性,可为以后研究钢骨混凝土结构的数值模拟技术提供有效的参考。     

钢筋混凝土梁的受弯性能数值分析

针对钢筋混凝土梁的受弯性能,建立了三维有限元数值分析模型,对试验全过程进行了非线性数值模拟,计算结果与试验数据吻合较好.利用该模型,分析了钢筋混凝土梁的受力变形机理,探讨了混凝土强度等级对梁受弯性能的影响.     

板壁式型钢混凝土柔性墩柱抗震性能分析

采用Abaqus对新型板壁式型钢混凝土柔性墩柱进行有限元数值分析,得到模型在不同控制因素下的荷载-位移曲线,计算模型位移延性系数,对模型延性性能等抗震性能进行理论分析,并与普通板壁式钢筋混凝土柔性墩柱抗震性能进行对比。在以上分析基础上,得出新型板壁式型钢混凝土柔性墩柱的部分抗震性能指标,提出正截面承载力计算公式。     

支撑梁荷载与钢筋轴力关系分析

以基坑钢筋混凝土支撑梁为例,分析了钢筋与混凝土构件共同工作的基础,运用三维有限元软件ADINA建立支撑梁的三维仿真模型,模拟其钢筋分布、约束条件、受荷载情况。通过模型分析计算得出的结果,得到钢筋轴力的分布图,相应的钢筋Z向位移曲线和梁的整体变形图,钢筋应力及混凝土平均应力曲线图,最后根据分析结果推导出钢筋应力与荷载的关系公式。从中总结规律得出应力应变监测的重点部位,从而为安全监测和安全施工提供精确有效的数据参考.     

折合距离对爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱影响的数值模拟

爆炸荷载冲击作用引起的钢筋混凝土柱破坏,会导致结构的连续性坍塌。文中以数值模拟的方法,分析了钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的动力响应。以建立的钢筋混凝土柱的三维实体模型为研究对象,利用混凝土材料的脆性损伤模型,分析了折合距离不同时钢筋混凝土柱的侧向位移和失效情况,从而得知,随着折合距离的增大侧向位移将逐渐减小。对于钢筋混凝土柱的设计与防护该研究成果具有一定实际意义。     

下向分层充填进路稳定性数值模拟中网格划分的探讨

为探究网格尺寸对下向分层充填进路稳定性数值模拟结果的影响,建立了3种不同尺寸的进路采场模型,基于室内不同尺寸充填体力学试验结果,模拟分析了进路开挖后采场的稳定性。数值模拟结果表明,网格尺寸越小,模型进路顶板位移变化量越小;随着上覆充填体与顶板表面间距离增加,上覆充填体由受拉向受压状态转变;网格尺寸越小,模型对应顶板表面最大主应力越大;在进路两帮,3种尺寸对应模型均受压应力作用,且三者区分度不大;3种不同尺寸模型的塑性区均位于进路顶板两端,呈长条形,且深度随模型网格尺寸增加而增加。网格尺寸划分的不同使下向分层充填进路稳定性发生了改变,故在矿山进行优化方案设计时,不同的优化方案数值模型的网格尺寸应保持一致。     

铣削型钢纤维螺旋效应的研究

试验通过对平直型钢纤维和铣削型钢纤维在水泥砂浆中拔出时的荷载-位移曲线的比较,研究了“螺旋效应”对粘结性能的影响,及基体对粘结强度的影响。试验结果表明:铣削型钢纤维拔出试验的荷载-位移曲线都会出现明显的第二峰,并且由于“螺旋效应”的作用,使它与基体的粘结强度和耗能要明显高于平直型钢纤维,说明“螺旋效应”可以增强钢纤维混凝土的粘结性能;另外随着基体强度的提高,铣削型钢纤维与基体的粘结强度也随之提高。     

钢-混组合结构桥面系大直径栓钉剪力连接件力学性能研究

为研究钢-混组合结构桥面系剪力连接件的抗剪承载力和荷载-滑移特性,基于有限元非线性分析方法,考虑混凝土、剪力钉、钢梁和钢筋等非线性材料特性,对剪力钉连接件的推出试验进行有限元数值模拟分析,获取了荷载-滑移曲线,并与试验结果进行对比分析,两者吻合良好。同时,研究了栓钉直径和混凝土强度变化对大直径栓钉连接件的抗剪承载力和最大滑移量的影响。结果表明:大直径栓钉连接件的抗剪承载力随混凝土强度和栓钉直径的增大而提高;失效时最大滑移量随混凝土强度的增加而减少,随栓钉直径的增大而增大。     

铣削型钢纤维螺旋效应的研究

试验通过对平直型钢纤维和铣削型钢纤维在水泥砂浆中拔出时的荷载-位移曲线的比较，研究了“螺旋效应”对粘结性能的影响，及基体对粘结强度的影响。试验结果表明：铣削型钢纤维拔出试验的荷载-位移曲线都会出现明显的第二峰，并且由于“螺旋效应”的作用，使它与基体的粘结强度和耗能要明显高于平直型钢纤维，说明“螺旋效应”可以增强钢纤维混凝土的粘结性能；另外随着基体强度的提高，铣削型钢纤维与基体的粘结强度也随之提高。     

厚煤层综放开采顶煤分区破坏特征研究

顶煤破坏机理是综放开采的一个基本理论问题,研究顶煤渐进破坏过程可为冒放性准确判别奠定基础。为提高顶煤冒放性预测精度,采用理论分析、数值计算和现场实测等手段对山西新柳煤矿顶煤分区破碎特征进行了研究。将液压支架简化为恒刚度弹簧建立顶煤力学模型,借助Ritz法和最小势能原理得到了工作面前方和控顶区上方顶煤位移场和应力场,分析了考虑初始地应力和开挖卸荷效应的采动应力分布特征;定义顶煤破坏危险性系数为应力圆半径同圆心至强度曲线垂直距离之差,实现顶煤破坏危险程度的定量表征;根据破坏面上正应力大小将剪切破坏划分为压剪和拉剪2种形式,推导出2种剪切破坏模式之间的过渡条件;以顶煤破坏危险性系数k=0等值线、水平应力σh=σts等值线和控顶区上方抛物线形拉剪破坏边界线为界,将顶煤划分为弹性状态→压剪破坏→拉剪破坏→拉伸破坏4个阶段;对综放开采顶煤渐进破坏过程进行了模拟分析,借助FISH语言对顶煤破碎分区进行提取,模拟结果同理论结果较为吻合,但控顶区上方顶煤漏斗形拉剪破坏区同拉伸破坏区之间存在一条狭窄的剪切-拉伸混合破坏带;最后对顶煤裂隙发育特征进行了实测,煤壁前方为闭合型剪切裂隙,煤壁后方为张开型拉伸裂隙...     

非均质岩石单轴压缩试验破坏过程细观模拟及分形特性

为了细观模拟非均质岩石试样单轴压缩试验的破坏过程,提出了一种新的有限元数值模拟方法。该方法以莫尔-库仑破坏准则为基础,将岩石视为非均质和准脆性材料,并假定岩石单元的抗剪强度参数服从正态分布。有限元细观模拟结果表明,岩样非均质性对本构关系曲线形状有显著影响,模拟的应力-应变曲线与试验曲线基本吻合。基于分形几何理论,采用计盒维数方法计算单轴压缩试验不同荷载条件下的岩石破坏分形维数,建立了分形维数与顶部位移之间的非线性演化模型。分形分析研究表明,岩石试样的破坏过程具有分形特性,分形维数可用来定量地表征单轴压缩试验岩样破坏过程。     

双钢筋混凝土筒仓设计研究

一、概述七十年代后期,我国开始研制双钢筋,采用取材容易而价格低廉的冷拔低碳钢丝焊制成双钢筋,应用在楼板结构中,通过几年研究和试点工程实践,有些地区已在普遍推广.双钢筋以其梯格横筋在混凝土中的紧密嵌固作用,增强了钢筋在混凝土中的锚固性能,有效地阻止了受拉钢筋在混凝土中的滑移,抑制了受拉区混凝土裂缝的开展,扩展了构件在弹塑性状态工作的阶段,因而能用普通钢筋混凝土构件的施工方法而可更多地发挥冷拔低碳钢丝的强度.双钢筋混凝土结     

不同影响因素对钢骨混凝土压扭构件抗扭刚度的影响

通过利用非线性有限元软件ABAQUS建立模型,得到压扭构件的扭矩-扭率曲线以及混凝土、钢骨、钢筋的应力云图等。分析了6根钢骨混凝土构件和1根钢筋混凝土构件在压力和扭矩的共同作用下,轴压比、混凝土强度等级、钢骨配置、配筋率、含钢率等参数对构件抗扭刚度的影响。     

局部圆钢管约束钢筋混凝土桥墩力学性能有限元分析

基于ABAQUS混凝土损伤塑性模型,建立了钢筋混凝土桥墩、局部外包圆管约束钢筋混凝土桥墩和局部内置钢管钢筋混凝土桥墩的有限元计算模型,并对其进行了低周反复荷载试验下全过程的非线性有限元分析,得到了相应的滞回曲线、骨架曲线及等效刚度退化曲线.分析表明与钢筋混凝土高桥墩相比局部约束钢管钢筋混凝土高桥墩具有更好的延性性能,为桥墩的延性抗震设计提供一种备选方案.     

腹筋对深梁受剪承载力影响的试验研究

在矿山选矿厂等大跨度厂房建设中需构筑深梁构件。为研究腹筋配筋率对深梁受剪承载力的影响,在集中荷载作用下对4根高强钢筋混凝土深梁进行了受剪性能试验。通过对4根深梁试件受力全过程特征、破坏形态和荷载-挠度变形曲线等变化规律的分析,明确了腹筋配筋率对深梁开裂荷载、极限荷载及破坏形态的影响。研究表明:小剪跨比深梁破坏模式为斜压破坏,受腹筋的配置与含量影响,斜压破坏表现为压杆压毁和压杆劈裂两种形态。竖向箍筋配筋率对受剪承载力影响很小。采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中深梁受剪承载力计算方法对4根试件梁进行计算,计算结果与试验值较为接近,验证了试验结果的可靠性。     

城市地下不规则采空区的超载破坏模型试验

为研究某城市地下小型采空区的岩层稳定性,采用三维相似模型方法,对城市潜在地质灾害问题进行了超载破坏试验研究。根据相似模拟理论,以中粗河砂为骨料配置了相似材料,采用砌筑法建立了相似模型。对岩层进行逐级竖向加载至破坏,同时监测了地表位移、矿柱和岩层顶板的应变变化,并采用内窥镜拍摄了顶板和矿柱的破坏演变过程。计算分析了岩层表面的位移、曲率变形、顶板的应变,及矿柱的破坏随荷载增加的变化曲线。综合几个方面来分析岩层的稳定性。试验结果表明:①岩层表面荷载小于2 MPa时,岩层表面变形很小,属于稳定状态;2 MPa后岩层变形呈随荷载迅速增大的状态,并表现出明显的不均匀变形特征。②岩层表面荷载不超过1.2 MPa时,顶板应变处于线性小变形阶段,属于稳定阶段;而后顶板应变随岩层表面荷载迅速增加,当荷载增大到5 MPa时,应变曲线上出现明显的拐点,顶板开始出现破坏现象。③根据影像记录,顶板先于矿柱出现受拉裂缝破坏,而后矿柱出现剪切破坏现象。因此,未来的破坏模式必将是顶板先于矿柱出现拉裂缝破坏现象,所以要从防止顶板拉裂的角度来控制岩层的稳定性。综上所述,最终确定岩层表面瞬时荷载为1.2 MPa,并且在未来的开发设计中,应充分考虑该区域岩层因存在地下不规则采空区而导致的不均匀变形问题。     

氯氧镁水泥钢筋混凝土轴压构件力学性能

基于近年来氯氧镁水泥基材改性研究的进展,在当前已解决镁水泥吸潮返卤、腐蚀钢筋等问题的前提下,制作氯氧镁水泥钢筋混凝土轴心受压构件并实验测定承载力及力学曲线。依据实验数据,采用现有混凝土结构规范方法推定混凝土各项力学指标（如弹性模量、抗压强度标准值等）,进一步得出构件承载力理论值,并与实测构件承载力对比。同时,依据测得的基本力学指标,采用有限元软件ADINA,选用规范给出的应力-应变关系建立有限元模型,模拟构件加载-破坏全过程。结果表明,采用规范公式计算的构件承载力与实验数据吻合,且有限元模拟的构件力学行为与实验结果拟合良好,模拟极限承载力数据亦与实验数据吻合。这些事实充分证明,运用现有规范预测氯氧镁水泥钢筋混凝土构件力学性能是可行的。     

钢管混凝土圆弧拱跨中与拱脚滑移性能的研究

通过对6点均布加载条件下钢管混凝土圆弧拱跨中位置处位移和拱脚不同滑移量的监测,以及对钢管外壁和内部核心混凝土的应变、极限承载能力进行分析,同时通过内嵌一种无厚度黏聚力黏结单元的ABAQUS大型有限元软件建立混凝土损伤模型,对圆弧拱抗弯过程进行全过程仿真三维数值模拟分析,较为准确的展示钢管核心混凝土受压破坏过程。实验和模拟分析结果表明:与两端固定相比,钢管混凝土圆弧拱试件在拱脚滑移的过程中,由于受到拉压弯三重作用发生了破坏,核心混凝土产生裂缝,随着荷载继续增加,裂缝的存在导致混凝土体积膨胀,进而使钢管发生鼓包。在一定的拱脚滑移量范围内,跨中截面核心混凝土底部受拉顶部受压,试件跨中与拱脚的弯矩急剧增加,钢管混凝土圆弧拱的承载力随着拱脚滑移量的增加而降低。通过室内试验和数值模拟,以及现场监测的结果分析可知,圆弧拱跨中下降的位移与两侧滑移量呈两倍关系。达到极限荷载后,圆弧拱试件中钢管对混凝土的套箍作用失效。     

钢骨混凝土压扭构件的抗扭刚度计算分析

通过有限元分析软件ABAQUS对7根钢骨混凝土构件进行模拟分析,得到了不同影响因素作用下的扭矩-扭率曲线。将钢骨混凝土构件的扭矩-扭率曲线简化为三个阶段:开裂前的弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。结合钢筋混凝土构件的抗扭刚度计算理论和方法,依据有限元分析结果,考虑了钢骨部分分别在开裂前、极限状态时的刚度修正系数及轴压比对开裂前钢筋混凝土部分刚度的影响系数,建立了钢骨混凝土构件开裂前、屈服时以及极限状态时的抗扭刚度计算公式。通过对比有限元值与公式值,初步验证了公式的正确性。     

钢筋混凝土梁桥火灾后结构剩余承载能力分析

采取数值模拟方法,研究某钢筋混凝土梁桥在火灾后的剩余承载能力,根据国际标准升温曲线ISO-834,利用Midas FEA建立了有限元模型进行计算,得出了构件内部温度场的变化情况,发现混凝土保护层对钢筋的强度有较好的抗火保护作用,混凝土内部温度随梁底沿梁高迅速降低;利用Midas Civil建立受损后和加固后钢筋混凝土梁桥有限元模型,计算研究了梁桥火灾作用后结构剩余承载能力变化,发现短时间的火灾对钢筋混凝土梁桥的整体强度影响不大,不会导致结构承载能力的变化;最后提出了针对钢筋混凝土梁桥抗火措施和加固设计思路。