鋼筋混凝土特種結(jié)構(gòu)有限元配筋設(shè)計方法實用化研究.pdf

1、本文基于三維彈性有限元和二維非線性有限元相結(jié)合的有限元配筋設(shè)計思路，依據(jù)“結(jié)構(gòu)承載力配筋”、“裂縫控制配筋”和“優(yōu)化配筋”的綜合配筋設(shè)計原則，對有限元配筋方法的實用性進行研究，重點解決了數(shù)據(jù)傳遞過程中的若干關(guān)鍵問題和配筋的優(yōu)化分析，開發(fā)了配筋設(shè)計的可視化管理系統(tǒng)，并將該方法應(yīng)用到三個重大工程的配筋設(shè)計中。本文的主要研究工作包括： 1、通過對“彈性應(yīng)力等效原則”的分析，明確了三維彈性有限元和二維非線性有限元相結(jié)合的有限元配筋方法的

2、合理性，并對三維彈性有限元計算結(jié)果與二維有限元模型之間數(shù)據(jù)傳遞進行研究，重點解決剪應(yīng)力計算、剪應(yīng)力差計算、節(jié)點剪力計算、邊界條件確定和荷載合理性評估等技術(shù)難題。 2、結(jié)合二維有限元分析的計算結(jié)果和多目標規(guī)劃方法，給出配筋優(yōu)化計算的目標函數(shù)、計算變量和約束條件。采用理想點法將多目標規(guī)劃降冪為單目標優(yōu)化，并運用0.618法進行迭代計算。 3、開發(fā)鋼筋混凝土特種結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計可視化管理系統(tǒng)。系統(tǒng)包括：二維非線性有限元的前處理程序

3、、Ansys調(diào)用、二維非線性有限元計算程序調(diào)用、配筋優(yōu)化計算程序和AutoCAD二次開發(fā)的后處理程序等內(nèi)容。 4、對龍灘導流隧洞進水口結(jié)構(gòu)進行配筋設(shè)計研究，計算進水口結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、裂縫開展寬度、鋼筋應(yīng)力分布等，明確原配筋方案總體上能夠滿足工程實際要求，同時指出：中墩結(jié)構(gòu)的前部和后部應(yīng)力值很小，鋼筋配置可相應(yīng)的減少，門槽附近是配筋設(shè)計的關(guān)鍵區(qū)域，此處采用型鋼代替鋼筋對裂縫的控制并不理想。并建議：焊接鋼筋結(jié)點，確保錨固的可靠性；采

4、取措施防止高壓水滲入裂縫以控制裂縫寬度；優(yōu)化裂縫開展區(qū)鋼筋配置為3()32。 5、對蘇通大橋橋墩結(jié)構(gòu)進行配筋設(shè)計研究，通過對彈性應(yīng)力分布、裂縫形態(tài)和鋼筋應(yīng)力的分析，可知：承臺底部鋼筋配置較多，而內(nèi)部鋼筋相對較少，裂縫寬度和鋼筋應(yīng)力在裂縫內(nèi)部達到最大值，建議減少底部配筋量而增加內(nèi)部配筋量，實現(xiàn)裂縫寬度控制的同時，確保裂縫總體分布形態(tài)不變。 6、對龍灘水電站5號壩段孔口結(jié)構(gòu)進行配筋設(shè)計研究，重點分析高壓水、壩間橫縫灌漿和鋼筋