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钢筋混凝土结构极限承载力分析的非线性有限元法

作　者: 张海龙
导　师: 杨炳成
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 桥梁结构 极限承载力 非线性分析 有限元 结构分析程序
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 412次
引　用: 8次
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内容摘要


随着交通事业的日益发展,大量新建桥梁的承载力需要评定;同时大量的现役桥梁需要进行荷载提升或维修加固,为此对现役桥梁的承载力评估也显得日益重要起来。目前采用有限元方法分析桥梁结构极限承载力的方法中,对受力性能复杂的混凝土材料,基本上是通过实验数据回归拟合得到混凝土的本构关系和破坏准则。由于材料本身性质的复杂性,各种有限元模型都存在或多或少的缺陷,导致计算结果偏差较大,适用范围有限。另外,现行的公路桥涵设计规范,在对桥梁受弯构件承载能力计算中采用了一些基本假定,导致计算结果偏于安全。 本文在国内外关于钢筋混凝土结构非线性分析的研究基础上,采用分离式有限元模型对钢筋混凝土结构进行非线性有限元分析。本文采用C++Builder6.0,通过面向对象的方法设计出非线性分析程序。该程序包含非线性计算类、混凝土单元类、钢筋单元类、粘结单元类。这种面向对象的方法,使得复杂的钢筋混凝土有限元分析程序在调试中出现的错误仅限于类的局部,易于排除,程序编制后易于维护。本程序可对钢筋混凝土结构进行非线性有限元分析,模拟构件从加载到破坏的全过程,可得出梁的荷载—挠度曲线、弯矩—曲率曲线以及在不同加载阶段各截面的应力、应变值。笔者将程序计算结果与实验数据相比较,发现两者吻合的较好,从而验证了本程序计算结果的可靠性;同时又利用现行公路桥涵设计规范对该试验梁进行极限承载力计算,经比较表明规范计算值偏于保守。

全文目录


第一章 绪论  7-14
  1．1 问题的提出  7-8
  1．2 桥梁结构极限承载力概念  8-9
    1．2．1 极限荷载概念  8
    1．2．2 极限状态标志  8-9
  1．3 桥梁结构极限承载力研究概况  9
  1．4 钢筋混凝土非线性有限元研究概况  9-13
    1．4．1 非线性分析的必要性和特点  9-10
    1．4．2 非线性分析的研究进展  10-12
    1．4．3 非线性分析需要进一步探索的问题  12-13
  1．5 本课题研究意义和内容  13-14
第二章 钢筋混凝土结构破坏研究分析  14-21
  2．1 混凝土破坏机理  14-17
  2．2 混凝土破坏准则  17-21
第三章 钢筋混凝土结构有限元分析基本理论  21-33
  3．1 有限元分析模型  21-24
    3．1．1 分离式模型  21-22
    3．1．2 组合式模型  22-23
    3．1．3 整体式模型  23-24
  3．2 混凝土本构模型  24-31
    3．2．1 单向受压模型  24-25
    3．2．2 单向受拉模型  25-26
    3．2．3 双轴受力等效单轴本构模型  26-27
    3．2．4 三向受压时等效单轴本构模型  27-28
    3．2．5 Ottosen本构模型  28-29
    3．2．6 Darwin和Pecknold的增量本构模型  29-31
  3．3 普通钢筋的本构模型  31-32
  3．4 钢筋与混凝土之间的粘结滑移本构模型  32-33
第四章 非线性有限元分析基本理论  33-49
  4．1 结构分析的非线性问题  33-34
  4．2 求解非线性方程组的常用解法  34-37
    4．2．1 增量法  34-35
    4．2．2 迭代法  35-37
    4．2．3 混和法  37
  4．3 收敛准则  37-38
  4．4 单元开裂和破坏后的处理  38-46
    4．4．1 混凝土单元开裂和破坏后的处理  39-43
    4．4．2 钢筋单元达到屈服条件后的处理  43-44
    4．4．3 联结单元破坏后的处理  44-46
  4．5 结构进入负刚度后的处理  46-49
第五章 非线性有限元程序设计  49-64
  5．1 概述  49-50
  5．2 程序结构  50-51
  5．3 程序内容  51-64
第六章 钢筋混凝土梁极限承载力试验研究分析  64-90
  6．1 试验概况  64-71
  6．2 试验结果及分析  71-88
    6．2．1 试验结果整理  71-87
    6．2．2 试验结果分析  87-88
  6．3 试验结论  88-90
第七章 结论及建议  90-93
  7．1 主要结论  90-92
  7．2 进一步研究建议  92-93
参考文献  93-95
攻读硕士期间发表论文  95-96
致谢  96

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构
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