预应力混凝土梁非线性分析单元模型

为了能够准确有效地分析混凝土梁中预应力钢筋的力学性能,模拟结构中存在的普通钢筋、预应力直线钢筋和预应力曲线钢筋,提出了一种预应力混凝土梁非线性分析的单元模型。应用有限元理论,采用全拉格朗日列式的三维杆单元模拟预应力钢筋;采用实体退化组合壳单元模拟结构;应用钢筋单元和混凝土单元之间的位移场关系形成钢筋对混凝土单元的贡献,将预应力钢筋对结构的作用直接反映在单元模型内部。预应力混凝土T梁的破坏过程模拟结果表明梁的跨中挠度计算结果和试验实测数据吻合,单元模型有效地反映了预应力束的力学性能。     

预应力混杂碳/玻璃(C/G)纤维布加固RC梁的应力重分布

基于实体退化单元,对钢筋混凝土(RC)梁和混杂碳/玻璃(C/G)纤维布采用分层壳元模型,对纵向受力钢筋采用组合壳元模型,模拟了混杂C/G纤维布的预应力作用,建立了预应力混杂C/G纤维布加固RC梁的非线性层壳组合单元模型,采用弥散裂缝模式、Ottosen屈服准则和Hinton压碎准则描述了加固梁的开裂、屈服和压碎的材料非线性效应,分析了破坏全过程中加固梁挠度变化规律、刚度折减规律、极限承载力与混杂C/G纤维布应力重分布。计算结果表明:非线性层壳组合单元分析方法可靠,加固梁的特征荷载计算值与试验值的相对误差不超过10%,且非线性层壳组合单元具有较好的收敛性和数值稳定性;在加固梁达到开裂荷载前,混杂C/G纤维布的应力重分布系数变化较小,开裂荷载时为1.3,其后应力重分布系数逐渐增大,屈服荷载时为4.1,极限荷载时为14.8;采用普通C/G纤维布加固时,纤维布高强性能未充分发挥,利用率约为83%,采用预应力C/G纤维布能改善梁的结构体系,能使得材料充分发挥作用,利用率超过90%。     

预应力高强混凝土T梁非线性结构行为研究

结合高强混凝土的特点，考虑材料非线性影响，计算了预应力高强混凝土T梁的极限承载力。在非线性有限元分析中，提出了合适的预应力钢筋建模方法。选择了适合于预应力高强混凝土梁非线性分析的一些基本理论，主要包括混凝土和钢筋的应力应变关系、整体式有限元模型、混凝土的破坏准则。计算结果表明：这些方法对预应力高强混凝土梁的非线性分析具有良好的适应性。基于上述理论，对影响预应力高强混凝土承载力的主要参数进行了对比分析，其结果可供工程设计参考使用。     

基于网格截面法的非线性梁单元

为准确描述材料进入非线性阶段后的应力状态,针对采用梁单元时框架结构材料非线性的有限元分析问题,提出了基于分布式塑性理论的三维材料非线性梁单元分析方法--网格截面梁单元法,并通过算例对其有效性和准确性进行了验证.这种方法采用平面等参单元将梁单元截面网格化,通过引入材料本构模型,由截面网格材料的应力-应变关系和应力分别积分得到梁单元的截面刚度矩阵和截面抗力,再通过位移插值函数计算梁单元在材料进入非线性阶段时的单元刚度矩阵和节点抗力.     

预应力高强混凝土T梁的非线性仿真计算

结合高强混凝土材料的特点,利用大型软件ANSYS程序,计入材料非线性的影响,充分考虑预应力钢筋、普通钢筋的作用,对预应力高强混凝土T梁进行了全过程仿真计算.计算结果全面反映了预应力高强混凝土T梁的受力过程、破坏形态,结果可靠.     

体外预应力混凝土梁承载全过程分析新模型

为了探讨体外预应力混凝土梁在承载能力极限状态下的性能,建立了其基于有限单元法的考虑材料和几何非线性的数值分析模型.引入分块截面模型确定钢筋混凝土梁单元截面的切线刚度和分析其退化过程,采用三节点摩擦滑移预应力筋单元分析体外预应力筋在转向块或滑块处的摩擦滑移效应.该模型考虑了影响结构力学性能的主要因素,并考虑了轴力二次矩和二次效应.对试验梁的特征参数、体外预应力增量、摩擦滑移效应和二次效应等进行的分析表明,计算结果和试验值吻合.研究表明,体外预应力筋在转向块或滑块处的摩擦滑移效应是影响体外预应力混凝土梁力学性能的重要因素.     

混凝土箱梁的非线性分析

本文用一种新的高效壳体单元离散预应力混凝土箱梁，在较稀的网格划分下，考虑与时间无关的非线性因素，分析了预应力混凝土箱梁的结构行为。所涉及的非线性特性有：混凝土材料的正交各向异性本构；由混凝土开裂或压碎及钢筋屈服所引起的非线性。还考虑了混凝土开裂后的软化性质，计算结果与实验梁的量测值吻合较好。     

混合梁斜拉桥钢-混结合段受力行为仿真分析

为探讨混合梁斜拉桥钢-混结合段的受力行为,以黑瞎子岛乌苏大桥为研究对象,采用通用有限元程序ANSYS,对其钢-混结合段的受力行为进行了非线性数值仿真分析.分析中考虑了结构和材料的非线性特性,采用非线性弹簧模拟栓钉的粘结-滑移行为,并与采用线性弹簧模型的分析结果进行了比较.计算结果表明:采用非线性弹簧单元模拟栓钉时,数值分析结果与试验结果吻合较好;在设计荷载作用下,采用线性栓钉模型和非线性栓钉模型的计算结果差别不大;采用不同的栓钉力学模型时,对结合段混凝土的初始裂纹扩展模式有较大影响,而混凝土大部分开裂后裂缝分布的差异不大.      

基于薄层裂缝单元的钢筋混凝土结构非线性有限元分析

在分析了离散裂缝模型、片状裂缝模型以及断裂力学裂缝模型等裂缝模式的基础上，采用了薄层裂缝单元模型对钢筋混凝土结构进行了非线性有限元分析。用弹性力学的理论推导出了薄层单元的刚度矩阵，并将其内嵌入开裂混凝土单元中形成组合单元，简要介绍了薄层单元一混凝土组合单元刚度矩阵的计算方法。随后简要介绍了软件的设计，进行了算例分析，通过与试验结果的比较验证了模型的合理性和软件的计算精度及可视化程度。     

面向纤维单元的钢筋混凝土材料滞回本构模型开发

采用纤维单元模型进行工程结构地震非线性分析,建立精确的材料单轴滞回本构关系,并开发有效的数值计算工具.采用Hoshikuma提出的考虑箍筋约束效应的骨架曲线,通过修正Yassin加卸载滞回规则、引入损伤变量和压-拉转换刚度退化因子建立混凝土材料的滞回本构模型;钢筋材料采用经典的Menegotto-Pinto模型.利用FORTRAN语言开发了混凝土和钢筋单轴本构模型隐式算法子程序.以NSCP程序为平台,通过材料子程序接口,将其植入到主程序中.在材料及结构层次上分别进行数值模拟,并与试验结果进行对比.结果表明,所提出的材料本构模型适用于模拟分析钢筋混凝土结构进入弹塑性状态后的非线性行为,所开发的材料模型子程序具有满足工程需要的计算精度.     

有黏结预应力梁中预应力筋的几何非线性分析

以常规的非线性平面梁元平衡方程为基础,将预应力束视为两端通过刚臂与混凝土梁元节点连接的平面杆元,在局部坐标系(随转坐标系)中计入预应力,根据刚臂在受力后只有刚体运动而本身不变形的特点,采用微分方法导出其在结构坐标系中的切线刚度矩阵,从而获得混凝土梁元与预应力束杆元在结构坐标系中的组合单元切线刚度矩阵;编制了程序,对预应力钢筋混凝土悬臂梁进行几何非线性分析;与ANSYS计算结果比较表明,提出的方法在非线性程度很高时仍能获得高精度数值解,具有对单元数量不敏感,预应力作为非保守荷载的特点容易被计入的优点。     

Structural Behavior of Continuous Prestressed Steel Fiber Reinforced High Strength Concrete Beam

The flexural behaviors of continuous fully and partially prestressed steel fiber reinforced high strength concrete beams are studied by experiment and nonlinear finite element analysis. Three levels of partial prestress ratio (PPR) are considered, and three pairs of two-span continuous beams with box sections varying in size are designed. The major parameters involved in the study include the PPR and the fiber location. It is concluded that the prestressed high strength concrete beam exhibits satisfactory ductility; the influences of steel fiber on the crack behaviors for partially prestressed beams are not as obvious as those for fully prestressed ones; steel fibers can improve the structural stiffness after cracking for fully prestressed high strength concrete beams; the moment redistribution from mid-span to intermediate support in the first stage should be mainly considered in practical design.     

预应力混凝土箱梁桥精细化有限元模型

介绍了预应力箱梁桥的有限元分析方法,基于ANSYS二次开发了预应力箱梁桥有限元分析模块,能够计入材料与几何非线性影响,可用于预应力箱梁桥的受力特性分析及局部应力分析.利用开发的模块,采用Solid45单元模拟混凝土,Link8模拟预应力束,建立预应力混凝土箱梁桥的精细化有限元模型,对钱江通道南接线大宽跨比现浇箱梁进行分析,验证了此建模方法的实用性.     

钢管砼劲性骨架I型肋拱桥施工阶段结构计算

以盐源金河雅砻江大桥 170m跨径的钢管砼劲性骨架在施工过程中的结构计算为研究对象 ,考虑几何非线性 ,采用平壳 -桁 -梁组合结构的空间有限元分析模型 ,探讨了拱肋砼浇筑过程对结构内力、变形及稳定性的影响     

预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁数值分析

采用预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁,可以改善加固梁的力学性能。采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP板加固钢筋钢筋混凝土T梁进行了数值模拟分析,研究了预应力CFRP板加固与非预应力CFRP板加固对钢筋混凝土T梁力学性能的影响,在此基础上分析了部分参数对预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁的影响。     

波形钢腹板PC组合箱梁桥的正截面抗弯计算

分析波形钢腹板组合箱梁受力特性的已有研究成果,根据弯曲理论推导出波形钢腹板PC组合箱梁桥正截面抗弯计算公式,并给出相应的算例。研究证明,该计算方法简单可行。     

钢管混凝土拱结构计算的矩阵位移法

视钢管混凝土为复合材料 ,建立了钢管混凝土拱结构计算的矩阵位移法。在对横截面作空间有限元子结构分析的基础上 ,利用平截面假定 ,将空间子单元转换为杆单元 ,从而导出了杆元的刚度矩阵。如进一步深入 ,可应用到钢管混凝土拱的非线性分析中。