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。     

连续配筋混凝土路面裂缝间距特性

分析了AASHTO—1993和《力学经验法路面设计指南》(MEPDG)中连续配筋混凝土路面(CRCP)平均裂缝间距模型特点,现场采集了29个CRCP试验段共计1 171条裂缝间距数据,对裂缝间距数据进行了归类、统计分析、分布拟合和方差分析。分别确定了AASHTO—1993和MEPDG模型参数,并利用采集到的裂缝间距数据对2类模型进行了有效性验证。分析结果表明:CRCP裂缝形态可划分为6类;4参数Dagum分布能更好地拟合CRCP裂缝间距分布;相同配筋率不同板厚的CRCP平均裂缝间距没有显著差异;AASHTO—1993模型高估了平均裂缝间距,误差为0.13m;MEPDG模型显著低估了平均裂缝间距,误差为1.7m。     

SRC中钢骨锈蚀率与混凝土锈胀裂缝宽度的计算

随着服役时间的增长,钢骨锈蚀产生锈胀力将导致混凝土保护层开裂,影响钢骨混凝土结构的耐久性。应用金属腐蚀学理论和弹性力学的方法建立了钢骨锈蚀率的计算公式,并结合混凝土断裂力学中的虚拟裂缝模型方法,得到裂缝间传递应力与裂缝宽度的关系,并对钢骨锈蚀率和裂缝宽度进行了算例分析。分析结果表明,钢骨锈蚀率随着时间和混凝土锈胀裂缝宽度的增加而增长,随着混凝土保护层厚度、混凝土强度等级和钢骨下翼缘的尺寸增加而减小。     

碳纤维加固混凝土结构的剪滞理论分析

带裂缝混凝土的拉伸破坏机理比较复杂,目前尚无合适或简便的力学模型和研究方法。借鉴复合材料力学分析方法,采用一种有限子层剪滞模型,并结合线弹性断裂力学,来分析带裂缝混凝土加固前后的应力分布,可为混凝土的破坏分析提供一种新的研究思路,也提供了一种新的关于结构解析解的研究方法和途径。     

公路隧道衬砌病害力学模拟研究

基于荷载-结构法隧道计算理论,建立了公路隧道衬砌的裂缝、材料劣化、空洞、附加荷载等病害的力学评价模型,研制了公路隧道衬砌病害力学模拟分析软件,以便量化评价衬砌病害对结构承载力的影响。工程算例分析表明:衬砌裂缝和空洞的存在均会降低结构的安全系数,且空洞区域内的结构安全系数影响比较平稳,随着与病害位置距离的增加,其影响能力亦逐渐减弱。     

碳纤维加固混凝土结构的剪滞理论分析

带裂缝混凝土的拉伸破坏机理比较复杂,目前尚无合适或简便的力学模型和研究方法.借鉴复合材料力学分析方法,采用一种有限子层剪滞模型,并结合线弹性断裂力学,来分析带裂缝混凝土加固前后的应力分布,可为混凝土的破坏分析提供一种新的研究思路,也提供了一种新的关于结构解析解的研究方法和途径.     

沥青混凝土路面温缩裂缝间距预估模型

针对沥青混凝土路面普遍存在的温缩裂缝问题，对沥青面层在温度应力作用下的力学状态进行了分析。用Mohr—Conlomb方程表示面层与基层之间的剪力，同时以面层抗拉强度为指标提出了面层温缩裂缝间距的确定方法。考虑了沥青粘弹性对裂缝间距的影响，最后有限元数值模拟表明，裂缝间距模型是合理的。     

高等级沥青路面表面裂纹扩展规律研究

针对路表小裂纹的实际状况,将小裂纹视为钱币型,建立了含小裂纹的三维力学计算模型,应用断裂力学的基本原理,研究了表面裂纹前缘各点J积分随荷载与裂缝的不同位置、不同加载方式及路面结构参数的变化规律。     

基于能量观点的半刚性基层裂缝扩展模拟及预裂缝技术研究

文中基于能量的观点,采用了内聚力模型CZM,并借助ABAQUS有限元软件,通过室内确定力学指标,对半刚性基层的道路结构在实际环境和荷载影响下裂缝的扩展模型进行模拟研究。模拟的结果显示,裂缝间距越小,系统蓄积的能量也越小,根据能量最小原理,系统的能量越小,整个系统越稳定;另外研究显示,基层裂缝的最佳分布模式是由多条细裂缝...     

路基填方过度碾压开裂的力学分析

结合兰州市北滨河路银农段路堤填筑施工中出现的大范围的表层裂缝，选取合适的应力函数进行力学分析．从而找到了产生这种裂缝的力学机理．提出防止出现类似裂缝的措施，以指导施工。     

考虑混凝土损伤演化的钢筋混凝土梁寿命分析

为了建立能方便于工程应用并能够反映钢筋混凝土梁寿命衰减机理的钢筋混凝土梁寿命分析模型,文章研究了混凝土收缩以及荷载长期效应对结构损伤演化和服役寿命的影响,重点考虑了混凝土的损伤演化过程与拉伸区的拉应力对寿命的影响,对现有的钢筋混凝土梁的挠度计算公式进行修正,建立了新型的钢筋混凝土梁的挠度计算公式.在该挠度计算公式的基础上,获得了钢筋混凝土梁的寿命分析模型,该寿命分析模型以《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）规定的桥梁长期挠度限值作为钢筋混凝土梁无法安全服役的限值.研究结果表明：文中修正的钢筋混凝土梁挠度计算公式能够较准确地计算钢筋混凝土梁在长期服役荷载下的任意时刻的挠度值,所建立的钢筋混凝土梁的寿命分析模型能方便地得到梁的安全服役寿命,并具有一定程度的可靠性.     

开裂钢筋混凝土梁正常服役有效惯性矩随机分析

由于混凝土材料的不确定性和非线性特性,开裂钢筋混凝土梁的有效惯性矩很难准确地预测,往往影响了对结构正常使用极限状态的准确估计.按我国规范,推导了在正常使用极限状态范围内,钢筋混凝土梁的有效惯性矩无量纲表达,并利用蒙特卡洛抽样进行了随机分析;对应不同的配筋率,研究了有效惯性矩随机分析和确定性分之间的差异及其产生的机理,利用偏相关系数表达各随机变量与有效惯性矩之间的敏感性.分析结果表明:由于混凝土的开裂非线性,采用模型参数的均值进行确定分析的结果与采用模型随机参数进行随机分析结果的均值不一致,这种不一致是由混凝土截面开裂发生的随机性与开裂前后刚度的差异共同引起;通过随机分析结果回归,给出了钢筋混凝土梁有效惯性矩的预测均值与95%保证率的预测范围列表;混凝土抗压强度对有效惯性矩几乎没有影响,而混凝土抗拉强度的敏感性最大.      

梁端弯矩对锈蚀钢筋混凝土梁协同工作系数影响研究

以锈蚀钢筋混凝土梁非线性微分方程为依据,通过求解微分方程,给出了梁端弯矩作用下锈蚀钢筋混凝土梁截面协同工作系数的理论表达式.通过该表达式,讨论了不同梁端弯矩比对截面协同工作系数的影响,给出了一些有益的结论.     

PP-ECC梁抗弯性能试验研究

为研究聚丙烯纤维水泥基复合材料（PP-ECC）梁与普通钢筋混凝土梁在弯曲荷载作用下力学性能的差异,通过四点弯曲加载,对PP-ECC梁的抗弯性能进行了试验探究. 对PP-ECC梁的弯曲破坏过程进行了阶段划分;基于计算假定和简化后的PP-ECC本构模型推导出PP-ECC梁各阶段的理论临界荷载;通过试验结果对计算模型进行验证,并对比相同配筋率下PP-ECC梁与普通钢筋混凝土梁在抗弯承载力、裂缝发展形态、跨中最大变形以及延性等方面的差异. 研究结果表明:受拉区PP-ECC材料开裂之后并不退出工作而是协同受拉钢筋参与全截面受力;使用简化本构模型计算的PP-ECC梁理论抗弯承载力计算模型精度达到0.83～1.17,具备较良好的精度;PP-ECC梁在达到极限状态时,受拉区呈多裂缝稳态发展,在达到80%极限承载力时,最大裂缝宽度小于0.2 mm;相同配筋率下,PP-ECC梁在每一加载级别的变形、跨中最大变形以及位移延性系数均高于普通钢筋混凝土梁（跨中最大变形和位移延性系数平均提高71.39%和42.84%）,并且随着配筋率的提高,跨中最大变形和位移延性系数下降;配筋率相同时,PP-ECC梁的极限抗弯承载力较普通钢筋混凝土梁平均提高6.09%.      

钢绞线网-复合砂浆加固钢筋混凝土梁的受弯性能

分析了钢绞线网-复合砂浆加固钢筋混凝土梁的荷载-挠度曲线,研究了加固层与本体梁界面的粘结机理。将钢筋混凝土梁的受力性能分为未裂阶段、裂缝阶段和破坏阶段,在平截面假定的基础上,建立了高强钢绞线网-复合砂浆加固梁的截面弯矩-跨中挠度分析模型。采用换算截面法对加固梁在集中荷载作用下的抗弯性能进行全过程受力分析,并通过10根加...     

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.     

格栅加筋沥青砼小梁抗弯拉试验研究

通过格栅加筋沥青砼小梁抗弯拉试验的研究分析,提出了用弯拉强度和弯拉模量来描述材料抗裂性能的参数λ,对格栅加筋沥青砼路面提高路面的使用寿命及抗裂性能进行研究,认为格栅加筋沥青砼路面对提高路面的使用寿命和抗裂性能是有益的.     

加载过程中钢筋混凝土梁弯曲变形的随机分析

为研究钢筋混凝土梁在服役期间变形随机性的变化规律,利用蒙特卡洛抽样与钢筋混凝土非线性有限元法,建立了钢筋混凝土梁非线性变形的随机分析模型.利用该模型对经典试验梁进行受力过程弯曲变形的随机分析,并对钢筋混凝土截面配筋率进行了参数分析,结果表明:在加载过程中,梁体变形的变异性是变化的;当荷载在开裂荷载高概率区间内时,梁体变形的变异性最大;不同配筋率的梁体变形的变异性有明显差异,配筋率越低,变异性越高.随着荷载的增大,梁体变形的变异性逐渐减小;当荷载接近正常使用极限时,变异性趋于稳定,此时不同配筋率的梁体变形的变异性也基本一致.      

体外预应力高强混凝土两跨连续梁模型试验

为研究预应力和混凝土材料对高强度混凝土体外预应力连续梁的力学行为的影响，设计并完成了4片体外预应力高强度混凝土连续梁模型的静载试验，试验结果表明；体外预应力连续梁的裂缝分布和发展规律与无粘结预应力梁相似，采用钢纤维提高负弯矩区的开裂载荷是有效的，而且利用钢纤维增强可在一定程度上限制裂缝发展并在卸载后使裂缝闭合，普通钢筋对分散裂缝和限制裂缝发展有利。     

钢筋混凝土梁斜截面破坏仿真模拟

针对钢筋混凝土梁斜截面破坏的仿真研究较少,通过对材料组合模型、材料本构关系和破坏准则以及模拟单元方面进行比选,选择较有利于真实描述钢筋混凝土结构的模型,利用悬臂梁的破坏过程来分析研究斜截面破坏,并对试验结果在破坏形态、极限荷载和竖向位移等方面进行比较,得出在模型选择准确的情况下,有限元分析能够较好地揭示梁斜截面破坏的过程和状态的结论,为研究钢筋混凝土结构的仿真分析提供了较好的借鉴。