转动裂缝模型在钢筋混凝土构件非线性剪切分析中的应用

基于钢筋混凝土转动裂缝模型,应用平面膜单元对钢筋混凝土构件进行全过程非线性剪切分析。通过选择材料单轴本构、总结复杂的平面应力状态、归纳三种主应变空间下的主应变状态及其刚度矩阵共轭项计算方法,改善平面膜单元在有限元分析中的数值稳定性。选取弯-剪作用下钢筋混凝土梁与压-弯-剪作用下剪力墙试验建立有限元模型进行对比验证,试验实测与有限元分析结果吻合良好。对比结果表明,全面细致地考虑可能出现的各种应力状态,依据三种主应变空间下的主应变状态及其刚度矩阵计算方法,可以得到较好的有限元分析的数值稳定性和精度,基于转动裂缝模型的平面膜单元为压-弯-剪作用下的钢筋混凝土构件的全过程非线性分析提供了有效的分析途径。     

基于结构精细化模拟分析平台的弯剪纤维单元模型

为模拟钢筋混凝土柱在轴力、剪力和弯矩耦合作用下的非线性滞回特性,利用显式中心差分法,建立一种基于显式算法的弯剪纤维单元模型,并引入到结构精细化模拟分析（RSAPS）平台中。该模型基于Timoshenko梁理论,材料模型选用基于修正斜压场理论（MCFT）的二维钢筋混凝土本构模型。应用RSAPS平台分别模拟往复荷载作用下发生弯曲、弯剪和剪切破坏的钢筋混凝土柱的滞回性能,并将分析结果与试验和未考虑剪切变形的纤维单元模型模拟结果进行对比。结果表明：对于发生弯曲破坏的构件,由于剪切变形较小,未考虑剪切变形的纤维单元和弯剪纤维单元均可以较好地模拟构件的滞回性能;而对于发生弯剪破坏和剪切破坏的构件,采用未考虑剪切变形的纤维单元模型,会高估构件的初始刚度和耗能能力,也会高估其受剪承载力;而所提出的弯剪纤维单元模型能较好地模拟构件的刚度和承载力退化,同时,也能较好地模拟滞回曲线中的捏缩现象,模拟结果与试验结果吻合较好。     

基于修正压力场理论的钢筋混凝土板抗冲切承载力计算

从修正压力场理论(MCFT)出发,建立钢筋混凝土(RC)板抗冲切承载力的计算模型,提出板的抗冲切承载力计算式。使用该计算式对109个钢筋混凝土板抗冲切试验结果进行验算,所得计算结果与试验结果吻合较好。并根据试验数据,借鉴欧洲混凝土结构设计标准EC 2,考虑配筋率对抗冲切承载力的影响,对该计算式进行改进,改进式的计算结果与试验结果吻合良好。     

基于修正压力场理论的有腹筋钢筋混凝土受弯构件受剪计算

修正压力场理论认为有腹筋构件的受剪承载力由沿裂缝面传递的剪应力和穿过裂缝面的箍筋提供,忽略了受压区承担的剪力,受剪承载力计算结果偏小.基于修正压力场理论,根据钢筋混凝土受弯构件的剪切破坏机理,考虑上部受压区混凝土和下部受拉区骨料咬合力及箍筋共同提供受剪承载力,提出截面受剪承载力计算方法.与所收集的国内外有腹筋梁的275...     

基于简化修正压力场理论的钢筋混凝土柱荷载-变形分析

基于简化修正压力场理论对钢筋混凝土柱抗剪机理进行了分析,并考虑核心混凝土膨胀对箍筋抗剪承载力贡献的影响,计算了骨料咬合作用及受压区的抗剪承载力贡献,获得受拉区和受压区的抗剪强度,从而建立箍筋屈服后柱构件抗剪强度计算方法;结合传统截面纤维分析法,同时引入弯曲变形、剪切变形及滑移变形3种变形分量,在箍筋屈服前对柱构件进行抗弯分析,最终得出压弯剪作用下钢筋混凝土柱荷载-变形曲线,并与所收集的15个钢筋混凝土柱低周反复试验结果进行了对比。研究结果表明:采用该方法计算的荷载-变形曲线与试验骨架曲线吻合较好,对发生弯曲破坏、弯剪破坏及剪切破坏3种不同破坏类型的钢筋混凝土柱均有较好的分析效果,可用于压弯剪作用下钢筋混凝土柱的荷载-变形分析。     

结构有限元模型修正的灵敏度分析方法

文章简要介绍了结构有限元修正的灵敏度分析方法的基本原理、研究现状及现存的问题,并对若干改进算法和发展方向进行了展望。     

基于修正剪切滞模型的预应力锚索作用机理研究

将剪切滞模型的基本原理应用于预应力锚索作用机理研究，并考虑预应力锚索锚固段内稳定岩体及浆体材料的损伤特性，通过定义岩体、浆体的剪切损伤变量，给出了各自的损伤本构方程及相应的损伤演化方程，并将其用于对常规剪切滞模型的修正，得到了考虑材料损伤的修正剪切滞模型。应用该模型研究了预应力锚索侧阻力分布模式及荷载．位移特性，通过对一预应力锚索工程的具体分析，显示了该模型的合理性。     

索结构分析中的索单元力学模型

本文介绍了索结构分析中常用的索单元力学模型,给出了相关的单元非线性平衡方程,以及各自的适用对象。同时给出了相关应用实例。     

基于修正压力场理论的型钢超高强混凝土柱受剪承载力研究

为分析型钢超高强混凝土柱受剪机理,并准确计算其受剪承载力,基于修正压力场理论提出型钢超高强混凝土柱的受剪承载力计算模型。该模型通过柱端部截面中心正应变ε0来考虑轴力、弯矩和剪力的相互作用,并通过关键参数混凝土主压应力角θ和平均纵向应变εx来反映剪跨比、轴力以及配箍对柱受剪承载力的影响。推导出型钢超高强混凝土柱受剪承载力的计算式,并分析其两种剪切破坏形式。通过两组型钢超高强（高强）混凝土柱的低周反复试验结果对该受剪模型进行验证。研究表明：模型能合理考虑轴力、弯矩和剪力的相互作用,反映剪跨比、轴力和箍筋对受剪承载力的影响;模型计算所得受剪承载力与试验值吻合较好。     

基于试验数据的吊拉组合模型桥梁有限元模型修正

为获得吊拉组合模型桥梁的基准状态,结合子结构与响应面有限元模型修正方法,建立一种新的桥梁结构有限元模型修正方法。依据构造及力学特点,划分子结构并选择待修正参数;基于方差分析,利用参数显著性检验确定待修正参数;用均匀设计方法生成待修正参数样本集,由有限元分析获得对应的响应信息后,建立每一待修正参数与目标值的响应面模型;建立自振频率和位移适应度函数线性组合的联合目标函数,利用模型桥梁的静动力试验数据,由遗传算法获得参数的修正量,实现测试结果与有限元计算结果间误差的最小化。试验结果表明:所提方法能在确保设计参数合理且具有明确物理意义的前提下,对桥梁结构有限元模型实现有效的修正。     

结构有限元模型修正中的模态缩聚及扩展概述

大型土木工程结构的健康监测与状态评估是当前土木工程学界的研究热点之一,损伤诊断是其中的一个关键问题,是建立结构预警体系的重要因素。因此,建立能准确模拟结构响应的有限元模型对识别结构损伤意义重大,其中模型修正技术是建立高精度有限元模型的关键。文章简要介绍了结构有限元模型修正中模态缩聚及扩展的基本原理及方法。     

无腹筋钢筋混凝土受弯构件基于修正压力场理论的受剪计算

为解释无腹筋钢筋混凝土受弯构件的受剪破坏机理,并反映尺寸效应对无腹筋受弯构件受剪强度的影响,在修正压力场理论基础上,对钢筋混凝土构件受剪破坏做了进一步研究,提出沿受弯构件斜裂缝表面平均剪应力的计算公式,并考虑混凝土构件的尺寸效应提出抗剪强度简化计算公式。与国内外无腹筋梁的512个试验结果比较表明,采用提出的斜裂缝表面平均剪应力公式按修正压力场理论计算的受剪承载力及按文中简化公式计算的受剪承载力与试验结果比值的变异性很小,可用于无腹筋钢筋混凝土梁的受剪分析和设计。     

单元集成法及其在土压力计算中的应用

基于塑性力学上限定理的土压力计算，在数值上可以通过单元集成法来实现。它采用类似于有限元网格划分的方式离散墙背土体，并设定一个机动许可的滑动机构。在此滑动模式下，可以求得每个单元贡献的外力功率和内能耗散率。所有单元的能量变化率的总和就是墙背土滑裂体的总能量变化率。然后，根据上限定理可以求得与滑动机构相对应的极限外载荷，并通过非线性数学规划法找到其最小值。采用平面和对数螺旋滑裂面的单滑块机制，对典型的二维土压力问题进行分析，其结果说明该方法的有效性。     

应变相关修正剑桥模型在基坑开挖中的应用

提出考虑上海软土在小应变情况下刚度随应变非线性衰减的应变相关修正剑桥模型(SDMCC),将其应用于基坑分步开挖和支护的数值分析中。采用三维快速拉格朗日方法(FLAC3D),建立了考虑支护结构与土体的接触作用的基坑有限差分数值模型,土体采用应变相关修正剑桥模型,分析了基坑开挖过程中围护墙侧移、地表沉降、坑底隆起等变形性状。     

采场动态结构力学模型的仿真及其应用

以“以覆岩运动为中心的矿压理论”体系为核心内容,兼容当代最新的矿压理论研究成果,运用最新的信息技术手段,建立了采场动态结构力学模型;推导了覆岩裂隙带运动方程;导出了计算采场支承压力分布范围和计算内应力场分布范围的力学表达式。建立了采场上覆岩层(运动)数字化模型,并实现了动态可视化仿真系统。论文所取得的主要结论如下: (1)采场四周煤体上的支承压力主要来源于采场上方已经发生运动的岩层。从形状上看,该部分岩体为一上大下小的截头方锥体。在工作面开始回采初期,该截头方锥体的上下端面是相同的,可以看作是一个长方体,随着工作面的推进,该截头方锥体的上下端面都在不断扩大。在上端面上表现为地表移动范围的不断扩大;在下端面表现为支承压力分布范围的逐渐增加。大量的实验和现场工程实践证明,在工作面从开切眼开始推进到推进距离大约为工作面长度左右时,该截头方锥体的上下端面相对于中部以采空区边界为断面的长方体的扩展发展到最大。根据三维结构力学模型建立采场四周煤体上支承压力平衡方程,推导出了支承压力和内应力场分布范围的计算表达式。 (2)在建立了采场上覆岩层数字化模型的基础上,采用具备OOP特征的程序设计语言Visual Basic 6.0,开发了采场上覆岩层运动规律动态仿真系统。该     

基于修正压力场理论的超高性能混凝土梁抗剪承载力计算方法

为研究超高性能混凝土梁的抗剪性能,基于修正压力场理论(MCFT),叠加弯矩效应并对该部分的超高性能混凝土(UHPC)的本构关系进行修正,同时考虑了UHPC开裂后的抗拉强度对抗剪的贡献,建立了预应力UHPC梁在弯剪复合作用下的截面分析模型并编制了计算程序。为验证该模型的正确性,以剪跨比为主要因素,设计3片预应力UHPC梁的抗剪试验,获得了梁的破坏形态、裂缝分布特征及承载能力大小等试验结果;并结合其他文献试验结果用此模型进行对比,结果吻合较好,且变异系数小。结合MCFT模型和大量已有文献的试验结果,综合考虑了剪跨比、配箍率、预应力以及UHPC强度等因素的影响提出了UHPC梁的抗剪计算式,计算值与试验值吻合良好。     

砌体墙—钢筋混凝土墙组合结构中两种砌体墙单元模型的比较

根据砌体墙-钢筋混凝土墙组合结构的受力特点,提出砌体墙层间等效剪切模型,并与二元体模型作了对比分析.     

基于优化方法的桅杆结构有限元模型修正

为了给桅杆结构的健康监测研究提供一个较为准确的有限元基准模型,采用规划优化算法作为桅杆结构模型修正的基本工具,同时将优化算法与大型有限元分析软件相结合,首先,利用ANSYS软件仿真得到桅杆结构的一组动力响应数据,并将它作为模拟的实测数据,用以作为有限元模型修正的基准。其次,以桅杆结构结构的杆端联结刚度可调的杆件有限元模型为对象,以杆端的节点连接刚度为修正参数,以结构模型的节点位移作为修正目标,建立了目标函数从而修正了结构的有限元理论模型。     

基于改进修正压力场理论的超高性能混凝土梁受剪承载力分析

为研究超高性能混凝土(UHPC)梁的受剪性能,考虑剪跨比、纵筋配筋率、配箍率和钢纤维体积掺量等影响因素,设计制作了7根UHPC梁,进行受剪性能试验,得到其受剪承载力试验值;采用理论分析方法,得到UHPC梁纵筋销栓力计算模型;以修正压力场理论(MCFT)为基础,考虑纵筋的销栓作用,提出改进的MCFT计算模型。根据试验结果及搜集到的16根UHPC梁受剪性能试验数据,采用改进的MCFT计算模型计算UHPC梁的受剪承载力,计算结果表明:按该计算模型所得的受剪承载力计算值与试验值吻合较好,且变异系数小。