利用无网格方法分析斜拉破坏钢筋混凝土梁.pdfVIP

维普资讯 第21卷第6期 计 算 力 学 学 报 VO1．21，NO．6 2004年 12月 ChineseJournalofComputationalMechanics December2004 文章编号：1007—4708(2004)06—0701-05 利用无网格方法分析斜拉破坏钢筋混凝土梁 陆新征 ， 江见鲸 (清华大学 土木工程系，北京 100084) 摘 要：从传统 的混凝土分离裂缝模型和弥散裂缝模型 出发，使用不同的模型模拟不 同发展阶段的混凝土裂缝， 并利用无网格方法可以灵活布置节点和边界的优点，使分离裂缝模型的使用得到很大的简化。通过在宏观裂缝 表面布置基于试验结果的混凝土与混凝土界面单元，正确地模拟了裂缝表面抗剪能力的变化。算例表明，使用本 文方法可以准确模拟斜拉破坏混凝土梁的破坏过程，且精度和数值稳定性要高于传统的有限元弥散裂缝方法。 关键词：无网格 ；斜拉 ；裂缝 ；剪力传递系数 中图分类号 ：0242．2 文献标识码 ：A I 引 言 2 无网格伽辽金方法的基本理论和 在钢筋混凝土数值分析中，一般使用分离式裂 相关参数 缝模型或弥散式裂缝模型来处理混凝土的开裂问 2．1 无网格伽辽金方法的基本理论 题n]。分离式裂缝模型可以直接得到单条裂缝的长 这里采用的无 网格方法是Belytschko提 出的 度、宽度和形状，可以很方便地分析裂面的咬合、接 无 网格伽辽金方法 (EFGM) ，其基本思路是： 触等问题[2]。但是 ，分离裂缝模型需要随着裂缝扩 某场 的函数 (z)，可由移动最 ／b-乘法构造其 展不断修正网格划分，效率低、工作量大，且难 以跟 近似函数 踪混凝土中大量的微裂缝。而弥散裂缝模型则比较 简单 ，易于程序实现，但是它无法得到单条裂缝的 。(z)≈AIh(z)一∑P，(z)aj(z)兰pT()口(z) J= l 信息。而且弥散裂缝模型一般都是简单地使用裂面 (1) 剪力传递系数 来反映混凝土开裂后裂缝残余的 式中 a(z)是系数 ，它是z的函数 ；p(z)是 维完 抗剪能力。 的大小对于开裂单元抗剪刚度影响很 全多项式基 。 大，而 目前对卢的取值只能凭经验或试算的方法加 系数 a()根据加权最小二乘来确定 ，它使得 以确定 [1]，有时可能会得到错误的计算结果L3]。对 近似函数 (z，z )和原函数 。(z)在各已知点z 于受剪斜拉破坏无腹筋混凝土梁，在开始阶段，裂 上取值差别的加权平方范数 最小。 缝表面残余剪力可以占到总剪力的50 左右[4；而 在破坏阶段 ，由于主裂缝张开宽度较大，主裂缝面 J一∑硼(1l—z )[(z，z』)一 。(z，)]。一 』=l 的剪力传递几乎为零 。因此，过大或过小的剪力传 递系数都可能无法准确模拟斜拉破坏混凝土梁的 ∑硼(1l—z )[∑P(z，)n(z)一“(z，)] J=l ·= l 整个破坏过程L3]。然而，目前发展迅速