钢筋混凝土多T梁结构的分层壳元计算法.pdfVIP

水 利 学 报 年 月 第 卷 第 期 文章编号 钢筋混凝土多 梁结构的分层壳元计算法 张剑 叶见曙 东南大学交通学院 江苏南京 摘要 分析了钢筋混凝土多 梁不同支承型式对分层壳元法计算结果的具体影响 建立实体退化壳元后 用分层 壳元模拟了钢筋混凝土多 梁结构 基于双折线模型和 理论考虑了钢筋混凝土非线性效应 有效地模拟了 多 梁的开裂 屈服和失效全过程 并深入研究了在简支体系 铰支体系和铰支 弹性支承体系下多 梁的结构响 应 通过与钢筋混凝土多 梁的已有试验成果比较 可知理论计算结果与试验数据吻合良好 研究表明 分层壳 元法是钢筋混凝土多 梁结构的有效计算方法 铰支 弹性支承型式为合理的支承型式 且该法可用于渡槽等其 它薄壁钢筋混凝土结构的计算分析 关键词 钢筋混凝土多 梁 分层壳元法 支承型式 薄壁结构 中图分类号 文献标识码 在水利及土木工程中 薄壁钢筋混凝土结构有着广泛的应用 梁作为一种常用的薄壁结构 形式 其结构的研究一直受到学者们的普遍重视 等 采用分层梁单元对 梁结构进行 了非线性分析 等 考虑了塑性铰长度 采用具有假定弯矩 曲率关系的梁单元分析了预应力混 凝土 梁结构特性 张峰等 等将 分层梁单元理论应用到钢筋混凝土 梁非线性分析 在 梁分析中 除了使用单一的单元模型外 还有使用多种单元组合进行分析的方法 等 采用 梁单元模拟 梁的梁肋 采用分层板单元模拟 梁的翼缘板 等 采用带刚臂的 节点 梁单元模拟 梁的梁肋 采用 节点的 壳单元模拟 梁的翼缘板 但梁单元不能充 分表征结构力学特征 而体单元的节点和单元多 计算工作量大 分层壳元法在一定程度上克服了这些 缺点 用较少的单元信息就能充分表征结构特征 且能比较方便地模拟多 梁这类薄壁结构 目前 绝大部分 梁结构的分析成果都忽略了模型和实际 梁结构间边界条件的差异 但这些差异却对 梁 结构的非线性影响较大 必须考虑边界条件的修正 为此 本文针对钢筋混凝土多 梁结构 引入 退化分层壳元理论 考虑钢筋混凝土结构非线性效应 对其结构进行计算分析 并研究不同支承型式对 钢筋混凝土多 梁结构的影响效应 钢筋混凝土多 梁的分层壳元描述 体单元及相应的退化壳元如图 所示 图 中体单元的控制节点 个 退化壳元的控制节点 个 用于描述退化壳元的信息明显减少 且假设退化壳元的垂直于中面的法线在变形后仍为直线 垂直 于壳中面的应力分量假设为零 多 梁由钢筋和混凝土两类材料组成 其材料性能和应力是壳元曲线坐标系中 坐标的不连续函 数 而钢筋混凝土多 梁屈服 开裂等结构行为需用到沿壳厚方向的积分来表达 分层法简洁而有效 地解决了此问题 将不连续函数的积分问题转化为有限项级数求和问题 且能保证工程精度 分层模型 如图 所示 相应的钢筋混凝土应力修正模型如图 所示 分层壳元几何描述 位移插值的数学推演过 收稿日期 作者简介 张剑 男 安徽青阳人 博士生 主要从事土木工程理论研究 程见文献 图 体单元相应的退化壳单元 图 壳元分层模型 图 分层壳元法中钢筋混凝土应力的修正模型 钢筋混凝土多 梁的材料非线性描述 混凝土屈服准则 由于壳元需考虑横向剪切作用 本文选择 双参数三轴屈服准则 表达式为 ?