一种基于粘弹性理论的混凝土徐变分析方法

目前国内很多重要的混凝土桥梁具有大跨、超宽的特点。结构的空间受力行为明显,从而导致混凝土的徐变效应更加复杂,一维杆系结构的徐变分析方法局限性凸显。固-壳元是一种实体退化的壳单元,兼具实体单元便于几何描述和壳单元简化结构模型的优点,适合桥梁结构的有限元建模。以固-壳元为基础,采用粘弹性理论考虑混凝土的徐变效应,结合我国04版桥梁规范中的徐变模型,拟合基于粘弹性理论的广义Maxwell模型的参数,推导了固-壳元的粘弹性本构关系,并应用于混凝土的三维徐变分析。数值分析表明,所提出的方法行之有效,受力复杂的混凝土结构有必要进行三维徐变分析。     

安全壳极限承载力中预应力的数值模拟

某核电厂的安全壳采用了预应力混凝土结构,其中预应力钢束布置形式比较复杂。结合安全壳结构极限承载力项目,根据安全壳预应力钢束的特殊布置形式,对钢束的几何形状进行研究,推导出了钢束的空间几何曲线方程,采用MATLAB对预应力钢束进行了数值计算,完成了ABAQUS有限元模型中钢束的定位和建模工作,计算每根钢束各个位置的预应力值,并完成了加载工作。通过已有的数据可以验证,钢束定位和预应力计算结果具有较高的精度。所述的方法对于安全壳的预应力设计和施工也有较大的指导意义。     

基于组合-分层壳元理论薄壁预应力混凝土结构的力学响应

基于组合-分层壳单元,建立薄壁预应力混凝土结构的计算模型,并对其力学行为进行分析。首先引入壳元理论,对薄壁结构进行壳元离散。并对壳元中的混凝土应用分层理论描述,对壳元中的钢筋单元采用大变形杆单元模拟。根据钢筋和混凝土在壳元内的位移协调条件,推导了整体转换矩阵后,将两者组合成一个单元,同时基于虚功原理推导了钢筋对组合壳元整体刚度矩阵的贡献。算例分析表明,本文方法的计算结果与已有的试验结果吻合良好,本文研究的组合壳元模型能适应钢筋的任意布置方式,能较全面地反映混凝土内钢筋的力学效应,数值计算稳定性良好,弥补了商用有限元软件非线性计算稳定性较差这一缺点。组合-分层壳元法为薄壁预应力混凝土结构提供了一种有效的分析方法。     

预应力混凝土 T梁反拱度及其影响因素研究

以某上部结构为预应力混凝土 T梁的桥梁为研究背景,采用Midas civil对其进行了有限元建模,比较了预应力混凝土T梁反拱度的计算值与理论值,分析了预应力钢束张拉误差、预应力束孔道位置误差、混凝土密度误差和环境湿度误差对预应力混凝土 T梁反拱度的影响,为类似研究提供了参考.     

六面体单元预应力钢束等效刚度计算研究

从有限元方法的基本原理入手,推导得到混凝土和钢束共同作用下体单元的等效刚度的计算方法,指出该方法可以适应各种不同形状的预应力钢束,并经算例检验,证明了该方法具有较高的精度,从而给桥梁结构的研究带来帮助。     

混凝土斜拉桥索塔锚固区预应力设计的拉-压杆模型法

简要论述了拉-压杆模型方法的理论及一般设计过程,推导了基于中国规范的混凝土压杆有效强度计算公式,并给出了预应力及普通钢筋拉杆的强度计算公式.针对混凝土斜拉桥索塔锚固区预应力设计,采用拉-压杆模型方法对箱形断面索塔锚固区进行分析,并建立拉-压杆模型,定量设计出预应力钢束.建立三维实体单元有限元仿真模型对索塔锚固区进行分析,其结果验证了拉-压杆模型的精度和可靠性.     

桥梁三维有限元模型建模技术研究

公路桥梁结构设计系统(简称:GQJS)是交通运输部公路科学研究自主研发的桥梁有限元分析软件,在建立空间有限元计算模型时采用桥梁基本设计参数建立了各施工及成桥阶段的实体、板壳、空间梁格三维有限元计算模型,能够进行空间结构的静力和模态计算分析。该系统可建立包括斜拉桥、悬索桥、刚构桥、组合式梁桥及曲线桥等复杂桥梁的三维有限元模型,根据结构形式采用适合的单元进行模拟,例如:混凝土桥梁采用12节点实体单元,钢箱梁桥梁采用板壳单元,钢筋、拉索及支撑采用杆单元等。该系统基于OpenGL图形函数库开发了三维模型显示平台,可任意浏览和查阅桥梁三维有限模型和结构计算结果云图,大大提高了桥梁设计工作效率。     

体外预应力节段预制试验梁力学性能数值分析

提出一种有限元模型,用于体外预应力节段预制试验梁力学性能数值分析。该有限元模型用ANSYS通用分析软件中的SOLID65单元建立试验梁的3D实体模型,以接触单元模拟节段之间的干接缝,用节点耦合法实现体外预应力束与混凝土梁之间的连接。考虑混凝土材料非线性和几何非线性,通过数值模拟分析揭示试验梁的结构行为、混凝土接缝处的应力变化规律和裂缝张开情况。该有限元模型研究了预应力配束形式、体外预应力二次效应和转向处滑移对试验梁弯曲力学性能的影响。数值分析揭示了在荷载300kN以前,节段接缝处于受压状态;在300kN以后,裂缝张开是影响试验梁力学性能的主要因素。研究结果可用于预制节段桥梁的设计。     

预应力混凝土结构非线性有限元分析

提出了能反映预应力钢筋与混凝土间相对滑移和相互作用的单元模型,此模型可模拟预应力钢筋的张拉和用于无粘结预应力混凝土结构分析。采用这一单元模型建立了预应力混凝土结构的非线性分析有限元模型,非线性方面考虑了材料和几何非线性、预应力摩擦损失、钢筋松弛、混凝土收缩和徐变等因素。该有限元模型可用于有粘结和无粘结预应力混凝土结构张拉施工和工作阶段的全过程分析,分析内容包括弹塑性变形、混凝土开裂和破坏等。最后给出了有粘结和无粘结预应力混凝土连续梁的分析实例,受力变形、破坏形态等的分析结果与试验结果吻合良好,验证了该模型的合理性和有效性。     

预应力混凝土连续箱梁桥计算模型对比分析

以一个单箱双室的预应力混凝土连续箱梁桥为研究对象,分别建立了结构平面梁单元模型、空间梁格单元模型以及空间实体单元模型。通过对计算结果的比较分析,指出了一般设计中常用的平面梁单元模型和空间梁格单元模型计算结果的差异,并对该类桥梁结构设计中采用何种模型和建模过程中应注意的问题提出了建议。结论对同类桥梁的设计分析具有重要的参考价值。