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。     

体外预应力混凝土结构受力分析与应用

体外预应力是有别于传统的将预应力筋布置在混凝土截面内部的另一种预应力结构形式,力学原理与无粘接预应力相同。两者之区别主要是在于结构的构造形式。即体外预应力筋与结构不直接相接触,而通过锚具和受力转向块作用于结构上,并且一般的布筋形式为直接形或折线形。     

体外预应力混凝土结构受力分析与应用

体外预应力是有别于传统的将预应力筋布置在混凝土截面内部的另一种预应力结构形式,力学原理与无粘接预应力相同。两者之区别主要是在于结构的构造形式。即体外预应力筋与结构不直接相接触,而通过锚具和受力转向块作用于结构上,并且一般的布筋形     

高强混凝土与钢筋粘结-滑移的数值模拟

在梁的非线性有限元分析中,钢筋与混凝土界面的粘结-滑移是十分复杂的问题.为研究粘结长度对梁力学性能的影响,以粘结长度为变化参数构造了三根模型梁.基于模型梁几何参数,利用以前学者由试验得到的粘结滑移曲线,采用非线性弹簧单元COMBIN39模拟了钢筋和混凝土之间的粘结滑移,建立了粘结滑移关系曲线与弹簧单元F-D曲线的转换技术.基于ANSYS强大的后处理功能对考虑粘结滑移问题的混凝土模型梁进行了细致的研究,在一定程度上丰富了梁式构件的数值仿真理论.     

钢筋用量对体外预应力混凝土梁力学性能的影响分析

利用全过程分析的方法,进行了体外预应力钢筋和普通钢筋用量对体外预应力混凝土梁力学性能影响的定性分析。     

准高速客运专线轨道梁的徐变性能

以秦沈客运专线轨道梁为原型,设计了3根1：5大尺度T型预应力混凝土模型梁,进行了为期3a的徐变性能试验,重点考察了混凝土种类和预应力筋张拉方式对轨道梁徐变变形的影响．编制了基于龄期调整有效模量法的时随有限元全过程分析程序,实现了准高速客运专线轨道梁时随全过程分析．在此基础上,提出了综合考虑混凝土种类、预应力筋张拉方式及截面上下缘应力差等因素影响的准高速客运专线预应力混凝土轨道梁徐变变形的设计建议,计算结果与试验值吻合较好．     

体外预应力混凝土桥梁结构简介

体外预应力结构的发展史 体外预应力混凝土结构．就是把预应力筋放在梁的主体结构之外．只通过两端的锚固以及梁的中间处的偏心偏向部与梁体相连。在现代结构工程中，体外预应力的运用要早于体内预应力。早在1936年德国工程师Franz Dischinger设计了世界上第座体外预应力混凝土桥梁，主跨径为2520+69+2340m。这座桥在1962和1983年两次维修及对预应力筋重新张拉后使用至今。第二座体外预应力桥梁1950年在比利时修建，     

预应力钢束摩阻损失试验与有限元分析研究

为了解有效预应力下桥梁结构的受力状况以及应力分布,对某连续梁桥的长弯预应力筋布置测点,实测了多根预应力筋的摩阻损失值,确定了其摩擦损失参数μ、k值。将测点处混凝土应力实测值与ansys模型在理论摩阻下的计算值对比分析,结果表明,实际摩阻损失率比理论摩阻损失率大11.96%;除个别截面受支承处的局部效应影响外,梁体其他截面受力较为平顺,应力的量值也不大。     

混凝土系杆拱桥优化设计

为探讨混凝土系杆拱桥的多参数优化设计方法,选取计算矢高、拱肋截面尺寸、系梁截面尺寸、吊杆面积和系梁纵向预应力筋数目作为设计变量,规范限值为约束条件,全桥总造价为目标函数,建立了混凝土系杆拱桥的优化模型;采用大型通用程序ANSYS和桥梁结构平面分析程序,结合混合整型序列二次规划法,混合编程求解优化模型.以某拱桥为工程背景,建立并求解优化模型,将优化结果与设计值进行比较.结果表明:系梁混凝土用量减少40.98%,拱肋混凝土用量减少23.81%,预应力钢筋数目减少28.23%,全桥材料总造价降低28.63%.      

体外横向预应力混凝土梁构造设计优化分析

对采用10.9级高强螺栓作为体外横向预应力筋加固已有构件的可行性进行了探讨,并对体外横向预应力混凝土梁的构造设计进行了优化分析.为保证外置横向预应力混凝土梁的加固效果,确保横向预应力能有效施加到混凝土梁上,设计了顶(底)板+侧板+肋板的钢垫板组合方式.通过有限元计算比较分析,确定了钢垫板的优化组合方式和截面尺寸.     

基于混合壳单元法预应力混凝土T梁的受力性能

为了准确预测与评估预应力混凝土T梁的力学性能,利用混合壳单元建立了T梁有限元计算模型,对T梁从完好状态至破坏状态的力学行为进行了非线性分析。T梁中弯曲预应力钢筋采用组合壳单元模型,应用虚功原理推导了其对组合壳单元刚度矩阵的贡献,梁底平直预应力钢筋采用分层壳单元模型;利用Owen双参数屈服准则和Hinton压碎准则描述混凝土材料非线性特性,采用双折线本构模型模拟钢筋材料。分析结果表明:混合壳单元法计算结果与试验结果吻合良好,弹性阶段的T梁刚度折减不明显,非线性阶段刚度发生明显折减,跨中预应力钢筋应力增长幅度最大,因此,混合壳单元法对预应力混凝土T梁力学行为分析是有效的。     

疲劳荷载下无砟轨道混凝土中氯离子传输研究

疲劳荷载作用下,无砟轨道混凝土的抗氯离子渗透性能是影响其服役特性的主要因素之一.为分析混凝土在疲劳荷载作用下氯离子的传输变化规律,首先针对浸泡于氯离子溶液的混凝土试件进行弯曲疲劳试验,然后利用COMSOL有限元软件建立结构力学场与氯离子传输场的两场耦合模型,模拟氯离子在混凝土中的扩散行为.研究结果表明:当侵蚀时间为2 ...     

考虑几何非线性及施工的钢管混凝土拱桥徐变

为研究大跨度钢管混凝土拱桥的徐变行为,基于混凝土徐变的B3模型,采用结构徐变效应分析的龄期调整有效模量法,建立了结构徐变的有限元分析模型.在此基础上,基于协同转动法考虑大跨度结构的几何非线性;利用生死单元技术模拟拱桥的分阶段施工过程;最后结合某大跨度中承式钢管混凝土拱桥,分析了考虑几何非线性和施工过程的徐变效应.数值分析表明:考虑这两个因素后拱肋挠度、钢管应力的变化在10%以内,而拱肋混凝土应力的变化可达50%;在分析大跨度钢管混凝土拱桥的徐变效应时,必须考虑几何非线性及施工过程与徐变的耦合作用.      

后张预应力预制混凝土框架中节点的数值模拟

为了解决有限元研究中预制混凝土框架节点处新旧混凝土叠合层界面黏结与穿过叠合层钢筋难以模拟的问题,讨论了有限元软件ABAQUS中模拟新旧混凝土叠合层黏结性能的不同方法,引入叠合层的黏结滑移本构和钢筋的剪切-滑移模型相结合的本构关系,建立后张预应力预制混凝土框架中节点非线性有限元分析模型,计算结果与足尺模型的试验结果吻合较好,并在此基础上重点开展了轴压比、混凝土强度、预应力筋有效应力及筋黏结构造(全黏结、部分黏结和无黏结)等有限元参数分析.分析结果表明:轴压比由0.2增加到0.4时,承载力提高了11%,由0.4增加到0.6时,承载力增加不明显;提高混凝土强度、增加有效预应力可显著提高承载力;预应力筋黏结构造对节点承载力影响不显著,增加无黏结长度,可一定程度延缓节点的屈服.     

体外预应力箱梁桥转向块受力性能分析

转向块是体外后张预应力桥梁一个特别的设计,体外预应力筋通过转向块改变方向从而形成预应力折线配束,但其结构形式不规则,应力状态较为复杂。文章通过对一肋式转向块进行实体有限元模拟仿真分析,揭示了转向块的受力特性,并对其设计提出了相关的建议。     

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。     

损伤混凝土构件中钢筋界限锈蚀量的研究

研究了混凝土的徐变和混凝土的非线性性质,研究损伤混凝土构件中钢筋界限锈蚀量,用有限元软件ANSYS对钢筋锈胀效应进行了非线性有限元分析.计算表明:保护层厚度与钢筋直径的比、混凝土的强度是影响混凝土保护层开裂时钢筋锈蚀深度(界限锈蚀深度)的重要因素.比值越大,界限锈蚀深度越大;混凝土的强度越大,界限锈蚀深度越大.     

体外预应力钢-混凝土组合梁抗弯承载能力计算公式及试验研究

本文对体外预应力钢一混凝土简支组合梁的抗弯承载能力进行了静载全过程试验研究。根据4根试验梁在两点对称集中加载下的试验结果,分析了体外预应力钢一混凝土组合梁抗弯承载能力的主要影响因素,建立了抗弯承载能力的计算模型,并推导了相应的计算公式。结果表明,其计算值与实测值吻合良好。     

考虑二阶效应的空间刚架结构布局优化

针对三维空间刚架布局优化问题,以七自由度节点梁柱单元二阶弹性理论推导考虑构件几何非线性和截面翘曲变形的非线性刚度矩阵,通过整合梁柱单元非线性刚度矩阵对刚架结构进行整体的二阶弹性分析,建立满足刚架结构强度、刚度和稳定性要求的布局优化数值模型;并针对复杂刚架结构布局优化数值求解问题,改进遗传搜索算法（GA）,提出可靠拓扑和引导型遗传算法双向控制方法（KLGA）. 该方法一方面将拓扑变量从布局设计变量中分离,以构件重要度评定结构可靠拓扑变量组合,再与设计变量整合;另一方面将结构特有的引导信息加入算法中,为GA提供全局最优解的指引路径. 通过两种典型的刚架算例表明二阶效应模型和KLGA算法的可行性和有效性,例如算例2中基于二阶效应模型的KLGA得到的最优结构质量比GA减轻了24.5%,波动幅度从9.61%提升到1.39%,算法更加稳定.