苏小勇[1]2007年在《钢筋混凝土结构非线性计算机仿真》文中提出本文主要探讨了钢筋混凝土结构非线性的计算机仿真模拟的方法，遵循了从构件到整体的原则，对一片钢筋混凝土梁和一榀九层钢筋混凝土框架结构进行了非线性有限元分析。本论文综述了钢筋混凝土结构非线性计算机仿真模拟的应用，及其在混凝土结构发展过程中所处的重要地位。指出了采用计算机模拟钢筋混凝土结构的非线性特性的理论意义和实用价值。本文首先从理论方面阐述了钢筋混凝土结构的一些非线性特性，包括钢筋和混凝土材料的应力-应变关系，钢筋和混凝土的材料非线性问题和钢筋混凝土裂缝的发展趋势等；其次探讨了钢筋非线性有限元模型、混凝土非线性有限元模型和混凝土裂缝有限元模型建立的方法；最后通过有限元程序ADINA具体计算分析了钢筋混凝土单根梁和采用弯矩-曲率梁的算法计算分析了一榀框架结构。成功地对钢筋混凝土结构的非线性特性进行了模拟。论文假设钢筋材料为理想的弹塑性，钢材的屈服准则选用双线性随动强化材料(BKIN)，钢筋的模拟采用的是ADINA中特有的Rebar单元；混凝土模型采用Kupfer双轴实验结果数据，混凝土采用了正八面体的单元划分方法；裂缝模型采用的是分离裂缝模型。施加的荷载为按比例加载，使用了位移收敛准则。采用有限元软件计算分析后，揭示了钢筋混凝土结构的塑性破坏过程、裂缝的发展过程和破坏过程中的应力、应变分布状态，得到了一些基本结论。最后，讨论了钢筋混凝土结构的非线性研究领域有待进一步解决的若干问题。本文的研究成果对今后从事钢筋混凝土结构设计具有一定的参考价值。
许军[2]2008年在《钢框架—混凝土筒高层混合结构非线性有限元分析》文中研究指明本文利用ABAQUS通用有限元程序对外钢框架—内混凝土核心筒高层混合结构进行了非线性有限元分析,对其受力性能和破坏过程进行了数值仿真模拟。分别对四个15层混合结构在顶部位移作用下的静力反应,以及在不同地震作用下的动力反应作了研究、比较,分析表明:1)结构在弹性阶段,由核心筒承担绝大部分水平力,一旦核心筒开裂,钢框架开始承担大部分水平力;特别是结构在地震作用下,随着地震作用的加大,钢框架分担水平力比例不断增大,由七度多遇下分担的10%,到九度罕遇时最高达67%。钢框架起到了抗震第二道防线的作用。2)结构在水平力作用下,混凝土核心筒首先在底部产生开裂,在地震往复作用下,随着损伤不断积累,裂缝不断发展,底层几乎全部开裂。无论在静力还是地震作用下,核心筒开裂后并没有发生脆性破坏马上退出工作,而是承担的水平力在缓慢的增长后出现一较长的平台期,此时核心筒内底部配筋不断屈服。在不同地震作用下,钢框架始终处于弹性阶段,同时结构损伤最严重在底层,但最大层间位移角并没有在第一层。3)通过四个模型分析比较,连梁在剪力墙结构中作为一种耗能结构,而在混合结构中明显地提前并加重了结构的损伤。如果在外钢框架设置加强层作为耗能结构,可以起到既不提前和加大结构损伤,又不致使结构位移加大的作用。
涂劲松[3]2007年在《免拆墙模复合剪力墙的非线性有限元分析与研究》文中研究说明随着我国墙体改革进程及建筑节能强制标准的实施，推行低能耗、受力性能好、性价比高的节能建筑势在必行。在此背景下，本课题组基于延性耗能剪力墙的设计理念，研究开发了一种新型的住宅结构体系—免拆墙模复合带缝剪力墙体系。经本课组的初步研究，该体系能够替代传统粘土砖，并且克服了传统剪力墙刚度大、自重大、保温性能差的缺点，且保留了传统的施工工艺，使得该体系能够在城镇及广大农村中广泛应用。但作为一种新型剪力墙体系，当墙体开缝并且变薄后，能否满足竖向承载力及抗震承载力的要求，保温性能又如何?都是本课组要着力解决的问题。本文在本课题组已有成果的基础上进行了下述研究：(1)建立11片具有不同参数的小剪跨比复合带缝剪力墙试件进行水平单调加载和低周反复加载的有限元模拟试验，从而了解不同参数对小剪跨比复合带缝剪力墙的破坏过程、破坏特征、开裂荷载、极限承载力、刚度退化、屈强比、延性系数的影响，并从试件的骨架曲线和滞回曲线中得出恢复力模型。(2)对10片不同高宽比复合剪力墙试件进行轴压试验研究，以确定免拆模板对带缝剪力墙轴向承载力是否具有复合增强作用；并对其平面外稳定性进行了初步研究，在试验的基础上利用非线性有限元进一步对其破坏过程及破坏机理进行模拟分析。分析研究表明，小剪跨比免拆模复合剪力墙在弹性工作状态下能保持整体墙的受力性能，在满足基本承载力的情况下，适当提高轴压比能够增加初始刚度和极限承载力，且延性降低不多；在两端设置组合端柱能改善其承载力和延性性能；剪跨比λ＜1时，增加剪跨比可以在承载力降低不多的情况下明显改善带缝墙的延性性能，但λ＞1时增大延性是以牺牲承载力为代价的；提高复合带缝墙体的强度等级能显着提高开裂荷载和破坏荷载，但墙体延性越来越差；改变配筋率对初始荷载和初始刚度没有什么影响，在配筋率较小时，增大配筋率可以提高其极限承载力，但在一定的界限后作用不大。轴压试验及非线性分析表明免拆模复合带缝剪力墙在屈服之前表现出良好的承载力，并且破坏时持续的时间较长，其破坏形态首先发生在连梁处，与受剪切破坏时位置一致，通过平面外位移分析表明，复合带缝剪力墙具有较好的平面外稳定性。通过本课题组的研究表明，免拆模板复合带缝剪力墙具有良好的承载力及抗震性能，通过合理设置参数，复合带缝剪力墙能够适应一般中小高层、甚至高层建筑的承载力需要，并可大大提高保温隔热性能。
罗荣利[4]2008年在《钢筋混凝土异形柱结构非线性分析方法研究》文中进行了进一步梳理钢筋混凝土异形柱结构体系具有优良的建筑功能,在住宅建筑中有广阔的发展前景。目前对于异形柱结构的研究,还没有一种成熟的非线性分析工具和方法。本文通过对异形柱结构体系进行深入理论分析,研究了对空间异形柱结构进行非线性地震反应分析的有限元方法,主要的工作包括以下几个方面:(1)根据钢筋混凝土异形柱结构的受力和变形特性,建立了一种用于异形柱空间非线性分析的多弹簧单元模型。以T形截面柱为例,在平截面假定前提下,建立了新的截面位移模式。采用叁分段变刚度杆单元模型,利用虚功原理,导出了其单元刚度矩阵。(2)通过对模拟异形柱的空间多弹簧模型进行修改,建立了一种带刚域的叁分段变刚度空间梁单元模型;加入符合剪力墙受力性能的剪切弹簧,建立了一种空间多弹簧杆墙元非线性分析模型,并导出了相应的刚度矩阵。(3)运用MATLAB,利用其语言风格自由的特点,针对异形柱构件截面信息复杂输入难等问题,本文创建了一种定点网格坐标法,采用将矩阵的网格数字与截面的图形数据相结合的方式,简化了输入,形成一种新颖的编程思路;程序能在截面原位形成应力应变云图,便于计算结果分析;建立了统一的空间杆件分析模块,使编制程序对结构进行非线性地震反应分析得以相对简便实现。(4)分别对异形柱、剪力墙试验构件的非线性受力性能进行分析,并对建立的异形柱框架模型进行了弹性时程分析,通过对比验证本文方法和计算程序的合理性。在此基础上,建立一个异形柱框架-剪力墙结构模型并通过简化,对其进行了弹塑性时程分析。通过这些算例分析本文所采用方法的优缺点,为异形柱结构理论分析及结构可视化编程提供一些研究思路。
肖林[5]2008年在《钢混组合结构中剪力连接件试验研究》文中认为作为钢—混凝土组合结构的关键部件,剪力连接件的作用是防止界面处二者水平相互滑移和分离,使弹性模量有很大差别的钢结构和混凝土结构构成一个整体而共同工作。本文概要介绍了剪力连接件的发展及成果,剪力连接件的作用、力学特性以及力学性能指标,并对推出试验进行了介绍。介绍了钢筋混凝土非线性有限元分析的基本理论,对推出试验模型进行了非线性有限元分析。对包括栓钉和PBL新型剪力键在内的3大类11子类共33个试件进行了试验研究,并将模型试验与有限元仿真分析相结合,主要开展了以下几个方面的工作:1、分析不同类型剪力连接件的传力机理;2、分析不同类型剪力连接件的破坏机理及荷载—滑移规律;3、分析不同类型剪力连接件的静载力学性能;4、分析不同类型剪力连接件力学性能的影响因素;5、对比了国内已有的典型推出试验的结果,评述了剪力连接件的承载力计算公式。
童育强[6]2004年在《混凝土结构非线性有限元分析及软件设计》文中研究表明近半个世纪以来，各国学者在混凝土力学和混凝土非线性分析理论方面进行了大量深入的研究，取得了丰硕的成果。另一方面，随着工程界对混凝土结构的安全性、适用性和耐久性的日益关注，有必要把非线性有限元分析技术运用到实际的混凝土结构。但是如果在实际工程中采用复杂的混凝土本构模型和单元模型，势必加大计算开销，阻碍了这项技术在工程中的广泛应用。 本文是基于混凝土结构非线性有限元分析实用化的考虑，寻找一套能简单精确高效进行混凝土结构非线性有限元分析的方法，充分考虑与混凝土结构施工过程相关的、影响结构非线性行为的种种因素，抓住主要矛盾，忽略一些次要因素，以实现将混凝土非线性有限元分析技术应用到大型实际结构的非线性有限元分析。为此，本文主要进行了以下几个方面的工作。 1．本文首先推导了一种采用混凝土一维本构模型，可以应用于空间有限元分析的退化梁单元。这种的退化梁单元不仅能够精确高效地处理各种截面形式的梁，而且在非线性有限元分析时能够很好地模拟混凝土结构开裂、压溃和钢筋的塑性流动等结构非线性行为。 2．在退化梁单元的基础上，本文对影响结构非线性行为的关键因素进行了分析：预应力问题、空间温度场分析、结构按施工阶段分析和混凝土结构徐变效应等问题。 3．本文开发了一套能够进行混凝土结构非线性有限元分析的有限元计算程序，对大量的算例进行验证分析，说明了退化梁单元能够进行混凝土结构非线性有限元分析和本文提出的对预应力问题、空间温度场分析、结构按施工阶段分析和混凝土结构徐变问题的有限元处理方法的正确性与高效性。 4．本文简单介绍了混凝土结构非线性有限元计算软件“扬华桥梁”。 5．利用非线性有限元计算软件，对两座实际桥梁进行了非线性有限元分析，说明本文开发的非线性有限元计算软件能够应用到实际大型桥梁结构的有限元分析中去。
顾森华[7]2008年在《混凝土薄壁高墩桥梁结构的稳定性分析及试验研究》文中研究指明近年来,随着科学技术和交通事业的发展,高墩桥大跨连续刚构的修建日益增多。薄壁高墩的温度场相关方面的理论分析和试验研究还比较少,一般处理方法是采用箱梁的温度梯度模式,但是由于主梁和墩所受的日照辐射的方向角和持续时间不同,单纯地照搬主梁温度模式并不能反映高墩结构的真实温度分布。另一方面,随着墩高的增大、跨径的增长,其几何非线性和材料非线性也越来越明显,传统的线弹性分析方法已不能够完全满足工程建设的需要。因此,展开对高墩结构温度梯度模式的试验探索研究与高墩大跨连续刚构的非线性力学性能研究显得非常必要,也将有助于推动和完善高墩桥梁的建设事业。本文针对刚构桥薄壁高墩结构,首先陈列了国内外薄壁高墩大跨桥梁相关的研究现状,然后介绍了薄壁高墩桥梁的稳定理论及其有限元分析方法,着重阐述高墩桥梁的第二类极值稳定问题及其非线性有限元分析方法。接着结合工程背景—青田北山大桥,利用大型通用程序Abaqus,探索建立了混凝土实体单元与普通钢筋、预应力钢筋单元相结合的薄壁高墩结构空间非线性有限元分析模型。本文以试验研究为基础,测试了背景工程典型薄壁高墩结构在日照作用下的温度分布,并初步探索了薄壁高墩结构的温度梯度模式,比较了实测与规范建议的两种温度梯度模式对薄壁高墩结构产生的温度效应影响,结果表明实测温度梯度模式的温度效应对内力的影响比较小。本文进行了高墩桥梁最大悬臂状态下高墩结构的线弹性稳定与双重非线性稳定分析,结果表明薄壁高墩结构的非线性比较明显,普通钢筋在混凝土结构中发挥了重要的作用,本文亦探索了刚构桥成桥状态下的极限承载力分析研究。接着分析了不同的普通钢筋用量与不同的混凝土材料对薄壁高墩结构非线性稳定的影响,结果表明普通钢筋用量的变化导致极值稳定系数非线性变化,不同的混凝土材料变化导致稳定系数呈线性变化。最后依据大量已有的高墩研究文献资料并结合本文的研究结论,统计归类了此类混凝土薄壁高墩桥梁稳定问题的研究成果,提出了有关设计此类高墩桥梁稳定安全系数的建议,并对现行的桥梁设计规范提出了一些补充意见。
陈磊[8]2004年在《基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析》文中指出钢筋混凝土结构试验是使结构逐步破坏直至整体坍塌的研究过程。只有对试验的全部结果进行了分析，才可能估计结构的安全状况并得知其变形特征。而某些试验研究不但非常昂贵，还需要耗费大量的人力、时间，因此钢筋混凝土结构非线性有限元分析正突显出日益重要的作用。 本文首先从钢筋混凝土材料的弹塑性本构关系着手，详细讨论了混凝土的破坏准则、破坏曲面以及各种破坏模型。紧接着本文基于大型有限元软件ANSYS，就钢筋混凝土结构在非线性分析中出现的各种单元作了具体分析讨论。最后，本文结合两个试验，运用ANSYS软件对湿式外包钢柱以及粘钢加固的混凝土梁进行叁维非线性有限元分析。 在运用ANSYS软件模拟试验过程的同时，本文还模拟了试验中未完成或无法完成的部分工作，并结合试验结果作了进一步比较分析。通过对加固与未加固构件各部位应变发展的比较分析，计算结果与试验结果得到了较好的吻合，说明所选择的有限元模型是合理的，并能较好的再现混凝土构件的受力状况及性能，进而可利用有限元分析结果对其受力性能和机理进行深入分析，通过数值试验以便研究有关参数对受力性能的影响。这对于减少试验工作量，获取更多可靠数据，深入试验研究都具有重要意义。
周波[9]2003年在《碳纤维布加固钢筋混凝土结构非线性有限元分析》文中研究指明碳纤维聚合物(CFRP)补强加固混凝土结构技术作为一种新兴的、技术含量高的建筑物补强加固方法，具有很高的研究、推广价值，能够带来巨大的社会经济效益。近十几年来，人们对用碳纤维布取代粘钢进行混凝土结构加固进行了大量研究，其加固理论和技术得到迅速发展，材料价格的下降使得CFRP材料可以广泛应用于民用建筑。而有限元计算理论的发展成熟，为结构补强加固提供了方便的计算工具，它能够较好模拟结构受力发展的全过程，从而减少试验所需的大量人力、物力，为结构加固设计和施工提供理论保证。 本文对CFRP补强加固混凝土结构的受力特性和破坏机理进行了深入分析，并对CFRP材料的材料性能、CFRP约束混凝土的受力特性、CFRP加固混凝土梁的正截面受弯、斜截面受剪及改善钢筋混凝土框架柱的抗震性能等各方面进行了研究。同时用有限元程序对CFRP加固混凝土构件和框架结构进行了受力分析。 对静力作用下简支梁进行非线性有限元分析时，分别对未加固梁、用CFRP进行抗弯加固梁和抗剪加固梁叁种情况进行结构计算，分析研究了用CFRP进行钢筋混凝土结构加固的机理，介绍了钢筋混凝土结构有限元分析的理论、求解非线性方程的方法和进行混凝土结构有限元分析的具体步骤。对于不同受力状况下的结构，合理选用不同的单元模式及材料本构关系，定义适当的单元破坏准则及单元屈服、开裂或破坏后的处理方法。最后将有限元计算得到的混凝土应变、钢筋应变、CFRP的应变以及梁的跨中挠度和破坏荷载与试验结果进行比较，找出偏差原因并提出设计建议；将梁加固前后的受力性能进行比较，研究CFRP加固钢筋混凝土梁的机理。 对动力作用下CFRP加固框架结构进行有限元分析时，先研究CFRP增强钢筋混凝土柱抗震能力的机理，然后采用模态迭加法对整体框架进行计算，该方法先对框架进行模态分析，提取框架水平方向的自振频率和振型，再在水平地震作用下用模态迭加法对框架结构进行瞬态分析，得到框架结构顶层的时程位移曲线和各楼层的最大层间位移转角等动力响应，比较了加固前后框架柱混凝土在地震作用下不同的应力状态，分析引起这种应力状态变化的原因，结果表明CFRP加固框架结构能够提高混凝土的强度，延缓混凝土的开裂，增加框架柱的延性，改善框架结构的抗震性能。
焦宇晖[10]2007年在《碳纤维（CFRP）板加固混凝土梁受弯性能试验与理论研究》文中指出纤维增强材料(FRP)在土木工程中的应用是目前国际土木工程领域研究开发的一个热点,碳纤维材料(CFRP)加固修复混凝土结构技术是其中研究、开发和应用最广泛的技术。本文研究采用在混凝土构件侧面粘贴碳纤维板这种新形式加固受弯构件的受力性能。试验研究共设计了7根适筋梁,通过简单静力加载试验,重点研究了该种加固梁的破坏特征、极限荷载、变形、开裂和碳纤维板粘贴形式对加固效果的影响。试验结果表明,该种加固梁承载力和抗弯刚度均有显着提高,尤其是当碳纤维板接近梁底部时,效果更佳,但延性有所降低;碳纤维板可以有效的改善梁底裂缝的分布形态。碳纤维板加固钢筋混凝土结构是由钢筋、混凝土和碳纤维板叁种性质差别很大的材料组合而成,而且混凝土常常是带裂缝承担荷载的。混凝土材料和钢筋材料本身复杂的非线性特性及其两者之间复杂的粘结特性,给碳纤维板加固钢筋混凝土结构设计分析带来了很大的困难,国内外学者为此做了不少工作。本文就是在前人研究的基础上,利用ANSYS有限元软件对普通钢筋混凝土梁和CFRP板加固钢筋混凝土梁受弯极限承载力进行非线性有限元分析,着重从模型建立、网格划分、参数选取、单元形式、收敛准则、求解方法等方面展开研究。通过选取合理的各种材料的本构模型,系统地介绍了普通钢筋混凝土梁和CFRP加固钢筋混凝土梁受力性能的有限元分析方法。有限元分析结果和实验结果吻合良好。本文的分析方法对从事混凝土结构加固补强施工和设计的工程科研人员具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]. 钢筋混凝土结构非线性计算机仿真[D]. 苏小勇. 西南交通大学. 2007
[2]. 钢框架—混凝土筒高层混合结构非线性有限元分析[D]. 许军. 中南大学. 2008
[3]. 免拆墙模复合剪力墙的非线性有限元分析与研究[D]. 涂劲松. 太原理工大学. 2007
[4]. 钢筋混凝土异形柱结构非线性分析方法研究[D]. 罗荣利. 湖南大学. 2008
[5]. 钢混组合结构中剪力连接件试验研究[D]. 肖林. 西南交通大学. 2008
[6]. 混凝土结构非线性有限元分析及软件设计[D]. 童育强. 西南交通大学. 2004
[7]. 混凝土薄壁高墩桥梁结构的稳定性分析及试验研究[D]. 顾森华. 浙江大学. 2008
[8]. 基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析[D]. 陈磊. 西安理工大学. 2004
[9]. 碳纤维布加固钢筋混凝土结构非线性有限元分析[D]. 周波. 武汉理工大学. 2003
[10]. 碳纤维（CFRP）板加固混凝土梁受弯性能试验与理论研究[D]. 焦宇晖. 重庆大学. 2007
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