具裂紋預應力混凝土梁的有限元分析.pdf

1、鋼筋混凝土非線性有限元分析是結(jié)構(gòu)分析的重要研究方向，它能夠比較準確的分析工程中許多大型復雜結(jié)構(gòu)的受力性能，能夠描述裂縫的形成和發(fā)展，以及結(jié)構(gòu)的破壞過程及其形態(tài)，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的極限承載能力和可靠度做出評估，能夠揭示出結(jié)構(gòu)的薄弱部位和環(huán)節(jié)，以利于優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。對實際工程的分析、設(shè)計及施工具有重要的指導意義。本文基于工程有限元軟件ansys建立了三維鋼筋混凝土非線性有限元模型，對分析中所設(shè)計到的本構(gòu)關(guān)系、有限元建模、裂縫模型等進行了較全面的研究

2、，對不同載荷作用下和預應力作用下的鋼筋混凝土箱梁的應力位移和裂縫做了全面的研究。通過不同情形的對比研究和不同參數(shù)情形下的計算，得到了些有意義的結(jié)論。論文的主要研究工作如下：
　　 第一章中通過查閱大量文獻，并結(jié)合工程實際，回顧和討論了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的開裂研究。首先討論了混凝土梁的廣泛應用，然后分析了混凝土結(jié)構(gòu)的損傷以及混凝土梁裂紋產(chǎn)生的原因，由此討論了混凝土梁裂紋的控制與處理方法以及裂紋的控制和處理，最后總結(jié)了混凝土裂紋的研究現(xiàn)

3、狀與進展。
　　 第二章首先介紹了材料的有限單元法；然后就結(jié)構(gòu)模型中的幾個重要問題進行了介紹和對比，從而確定本論文所需采取的模型，即：材料本構(gòu)關(guān)系模型和破壞準則。介紹了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析中一般的本構(gòu)關(guān)系模型以及常用的破壞準則，并通過對比各種不同的非線性材料模型，分析其各自適用的情形和以及模型的優(yōu)劣，從而確定本論文中混凝土的本構(gòu)關(guān)系采用非線性彈性全量式本構(gòu)關(guān)系Ottosen模型；最后介紹了本論文擬采用的鋼筋本構(gòu)模型和材料模型

4、。
　　 第三章中主要進行了有限元分析模型與單元選擇的介紹和數(shù)值算例的計算。在對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行有限元分析時，考慮到其是由兩種不同性質(zhì)材料所組成，必須選擇合適的有限元模型才可以計算研究，本章提出了用帶鋼筋薄膜的八節(jié)點六面體單元來求解鋼筋混凝土梁，并推導了其剛度矩陣。
　　 第四章中采用整體式的鋼筋混凝土建模方法，利用彌散性的裂紋分析手段，基于工程商業(yè)有限元軟件ANSYS建立了鋼筋混凝土箱梁模型，并通過不同的加載參數(shù)，分

5、析了鋼筋混凝土在外加載作用下的應力和位移水平，分析了其開裂和壓碎裂紋形式。
　　 第五章中主要進行了對鋼筋混凝土施加溫度預應力后結(jié)構(gòu)的非線性有限元模擬。無論是在施工期還是在運行期，混凝土建筑物受外界溫度條件的影響是很大的。由于混凝土彈性模量隨著齡期而變化，以及混凝土結(jié)構(gòu)溫度分布的不均勻性和復雜性，導致混凝土結(jié)構(gòu)中溫度效應(主要有溫度應力和溫度變形)的產(chǎn)生。本章主要通過施加鋼筋預應力和混凝土預應力，分析了預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在外載