预应力混凝土梁非线性有限元分析

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。本文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。     

温度变化对小浪底水库排沙洞无粘结预应力衬砌结构应力状态的影响

小浪底排沙洞是我国第一个采用无粘结预应力混凝土衬砌结构的高压水工隧洞,结合工程运行过程中的观测数据,对温度作用下混凝土应变计的应变变化规律和基于应变监测数据的温度应力计算方法进行了探讨,分析了温度变化对预应力衬砌结构应力状态的影响。结果表明,温度变化对衬砌结构的应力状态会产生比较大的影响,当温度升高时,衬砌中的温度压应力也随之增大;且温度相同时衬砌内侧受到的影响更大。     

混凝土坝应力应变监测仪器的应用研究

鉴于大坝应力应变监测的重要性,探讨了大坝应力应变监测中应变计、应力计和压应力计的实际应用问题,比较了应变计、应力计实测资料,发现应变计实测资料可信度更高;指出在应变计资料整编计算中,基准值选择、无应力计资料的正确获取的重要性;通过分析无应力计资料,发现现有无应力计结构不够合理,进而结合有限元计算,提出了新型无应力计结构改进方案;论述了应用弹性理论推求混凝土无应力应变的方法,并通过实例验证了方法的有效性;分析了埋设在混凝土中的应变计、压应力计与埋设在缝面(建基面、诱导缝等)的压应力计实测结果的异同,给出了现场试验研究压应力计实测资料可用性问题的建议。     

温度取值对混凝土坝实测应力的影响研究

在实测混凝土总应变中消除自由温度应变时,温度取值对最终应力计算成果影响很大。分别采用应变计温度、无应力计温度、应变计组平均温度计算实测应力,结合中误差和极限误差理论,推导了三种温度取值方法的计算精度。研究结果表明,温度误差使应力应变计算精度至少降低了一倍;考虑温度误差影响下,采用应变计温度和应变计组平均温度计算精度相当,采用无应力计温度计算精度最低。结合某混凝土拱坝实测应力计算实例,得出了应变计组和无应力计所处位置混凝土温度差异是造成实测应力精度降低的重要原因,并建议根据温度测值实际情况,使用应变计自身温度或应变计组平均温度计算实测应力。     

浅谈无粘结预应力混凝土

预应力技术是一项大力推广的建筑结构技术,预应力混凝土是一种将高强钢材和高强混凝土能动的结合在一起的建筑材料.无粘结预应力混凝土作为现代混凝土的发展趋势之一,今后将会大量涌现.     

全跨无粘结混凝土梁抗力性能仿真分析

为进一步研究全跨无粘结混凝土梁的抗力性能,基于ABAQUS有限元软件,对全跨无粘结梁与完好梁的承载力及变形性能进行了仿真对比分析。结果表明,当全跨无粘结梁与完好梁的配筋方式及材料力学性能一致,受拉纵筋锚固良好且可进入屈服阶段时,全跨无粘结梁的极限承载力略高于完好梁,但钢筋有无粘结对混凝土梁的开裂荷载影响不大;混凝土开裂前全跨无粘结梁与完好梁抗弯刚度基本一致,但混凝土开裂后全跨无粘结梁的抗弯刚度明显小于完好梁,且其总变形量较完好梁大。     

成型方法对沥青混凝土力学性质影响的细观研究

基于离散元原理(DEM),利用二维颗粒流程序(PFC2D)模拟了沥青混凝土三轴试验静压法和振动法成型制样方法,从细观层面分析了不同制样方法引起沥青混凝土应力应变行为差异的原因。结果表明,制样方法不同,沥青混凝土的细观结构也不同,主要表现为配位数和粘结数不同,从而影响宏观的应力—应变行为。     

透水理论在新疆某高压隧洞混凝土衬砌结构设计中的应用

鉴于在高水头作用下,采用面力理论设计高压混凝土衬砌结构时存在衬砌厚度过大、含筋率超标严重的问题,以体积力的形式将内水压力施加于混凝土衬砌和围岩,通过建立透水衬砌理论数值计算模型,分析混凝土衬砌的应力应变关系,并按照规范进行限裂配筋。将该方法应用于新疆某水电站发电洞衬砌设计中,并与面力理论的计算结果进行对比,发现采用透水衬砌理论设计高压隧洞的混凝土的配筋量明显减小,降低了工程投入成本。     

侧向约束对预应力楼盖受力性能的影响

预应力混凝土结构中施加预应力时,竖向构件的侧向刚度会约束梁、板构件的轴向变形,从而影响预应力在水平受弯构件中的传递,导致轴向预应力的损失。结合某框架-核心筒结构无粘结预应力楼盖工程实例,探讨了侧向约束对预应力楼盖受力性能的影响。     

基于流固耦合的高压混凝土隧洞衬砌结构配筋研究及应用

当采用面力理论计算新疆阿尔塔什水利枢纽工程的发电引水隧洞的配筋量时,衬砌含筋量巨大,与实际情况不符合。对此,采用岩体弹塑性渗流—应力—损伤耦合模型,将动态变化的体积力施加于整个模型,得出混凝土衬砌应变情况,根据衬砌应力按照现行规范进行限裂配筋。计算得出了围岩、衬砌的渗流场、应力场和相应的水力梯度以及最高外渗水头。结果表明,考虑流固耦合下的高压隧洞衬砌应力小于面力理论计算的成果,且前者计算出的混凝土衬砌配筋量远小于后者的计算结果。研究成果可为类似隧洞设计提供参考。     

An analytical method for three-dimensional non-linear responses of prestressed concrete nuclear reactor vessels

This paper describes the results of an investigation to develop an analytical method for assessing the non-linear behaviour and strength of three-dimensional concrete structures such as prestressed concrete nuclear reactor vessels (PCRVs) under monotonically increasing internal pressure. This three-dimensional finite element method uses a proposed material model for the non-linear response of concrete under a multiaxial stress state. Three numerical examples were analysed to investigate the feasibility of the analysis. The first was the calculation of the two-dimensional response of Kupfer's plain concrete. The second involved the analysis of a small-scale axisymmetric PCRV test model with a solid end slab. The third was the analysis of a three-dimensional PCRV test model with penetrations in the end slab. Good agreeement between experimental and analytical results was obtained.     

混凝土拱坝应力分析的有限元方法探讨

采用有限元法计算拱坝应力时,在拱坝近基础部位存在明显的应力集中,这对计算结果的评价带来了困难。为明确应力集中部位的真实应力水平,以大型分析软件ANSYS为平台,建立了拱坝三维有限元模型。针对同一模型,在相同荷载作用下,分别采用混凝土单轴强度准则(线性有限元法)和混凝土多参数强度准则(非线性有限元法)进行计算,并分析了非线性有限元法计算中参数ft值的敏感性。结果表明,两种方法所得的拱坝应力分布规律基本一致,而非线性有限元法可描述坝体在应力水平较大部位是否开裂。     

A TEMPERATURE-CREEP THEORY FOR PRESTRESSED CONCRETE CONTINUUM AND BEAM STRUCTURES

The paper describes a creep analysis for prestressed concrete structures subjected to sustained or cyclically varying temperatures; cracking is not taken into account. Theory is presented for the general continuum problem and for continuous beam structures, ft is in such a form that the initial elastic and thermoelastic solutions, and the limiting or steady-state solution for creep, are obtained from the use of a single matrix equation. The solution at all stages of the problem is therefore ideally suited to a computer analysis. The calculation procedures are direct and time-step solutions are not required. The examples presented illustrate the combined influence of creep and nonuniform temperatures, and demonstrate the need to include a steady-state stress analysis at the design stage if long-term serviceability of prestressed concrete structures is to be assured. It is concluded that Codes of Practice should include sufficient information relating to temperature to permit an evaluation of long-term structural behavior to be made.     

MW级风电机组钢筋混凝土塔筒稳定性分析

通过理论计算与有限元分析方法,对钢筋混凝土塔筒进行屈曲与稳定性分析。计算结果表明,预应力下的钢筋混凝土最大静应力出现在门洞边缘位置,线性屈曲分析由于未考虑非线性因素的影响,得到的临界载荷偏大,而非线性屈曲分析得到的结果可作为对工程算法的修正。随着风力机功率的增加,塔筒高度也不断增加,深入研究钢筋混凝土塔筒的结构特性,为钢筋混凝土结构塔筒工程应用奠定基础。     

复杂配筋静载试桩桩帽数值模拟分析

以驻马店未来科技城工程基础桩试验方案为例,基于钢筋混凝土有限元分离式模型及William-Warnke五参数混凝土强度准则,应用有限元分析软件ANSYS对形状优化后的复杂配筋静载试桩的桩帽进行了数值模拟分析。结果表明,桩帽的位移、混凝土强度、钢筋强度均满足要求;桩帽的最大位移发生在千斤顶作用位置;桩帽内环向钢筋的应力较大,桩帽设计时应适当增大环向钢筋的配筋率;桩帽裂缝主要出现在千斤顶作用面周边,可在千斤顶下部设置钢垫板,以避免裂缝的产生。     

滑移效应对预应力组合梁承载能力的影响

承受外荷载时,预应力组合梁混凝土翼板和钢梁的交界面处会发生相对滑移,对其受力性能会产生不利影响。在考虑界面滑移和预应力增量的前提下,分析预应力组合梁弹性抗弯性能,获得了预应力组合梁弹性抗弯承载能力和挠度的计算方法,并将计算值与实测值进行了对比分析。结果表明,考虑界面滑移和预应力增量时,弹性抗弯承载能力和挠度的计算结果更接近实测值,且偏于安全。     

金佛山沥青混凝土心墙坝有限元应力变形分析

基于金佛山沥青混凝土心墙坝的特点,采用邓肯—张E-B非线性弹性模型计算了4种有限元计算方案下大坝的应力变形情况,选出了最优计算方案,进而对该方案下竣工期和施工期的坝体应力变形、心墙和基座应力分布及心墙水力劈裂发生的可能性进行了分析。结果表明,坝体应力变形、心墙和基座应力均能满足各工况下的运行要求。     

锚索间距对环锚预应力衬砌结构强度的影响与选择

以南水北调中线穿黄隧洞环锚预应力混凝土衬砌结构为例,利用有限元软件ANSYS建立计算模型,通过三维有限元计算并分析了环锚预应力结构中锚索间距对衬砌结构强度和稳定性的影响及其相关规律。结果表明,当锚索间距过大时,不能满足衬砌结构的承载能力及环向应力沿轴向的均匀性要求,局部区域因环向拉应力超过混凝土抗拉强度设计值时将出现裂纹;当锚索间距过小时,衬砌结构偏于安全,但影响工程施工的便利性并提高工程造价。对于穿黄隧洞工程,锚索间距为0.4~0.6m时可满足其安全运行要求,为尽可能降低锚索的工程造价,兼顾锚索的锚固作用及工程的经济效益,建议在满足工程结构受力的要求下优先选取较大的锚索间距。     

非线性徐变模型在泄洪洞衬砌混凝土温控仿真分析中的应用

针对地下工程衬砌混凝土温控仿真分析中徐变变形和温度应力的关系,基于有限元分析软件ANSYS,以溪洛渡泄洪洞无压段衬砌混凝土温控仿真分析为例,比较分析了线性和非线性徐变模型计算的温度应力的差异。结果表明,当温度应力与相应龄期抗拉强度的比值小于0.5时,差异很小;但当温度应力与相应龄期抗拉强度的比值大于0.5时,差异则较显著,为地下工程衬砌混凝土温控分析提供了参考。