非线性有限元在腹部开矩形孔混凝土梁受力分析中的应用.pdfVIP

维普资讯 N0．3 第3期 广东土木与建筑 2006年3月 GUANGD0NG ARCHITECTURECIVILENGINEERING MAR2006 非线性有限元在腹部开矩形孑L混凝土梁受力分析中的应用 吴泉霖 (广东省建筑设计研 究院 广州 50010) 摘 要 ：根据有限元法原理编制了非线性有 限元分析程序 ，研 究腹部开矩形孔 的开孔粱从加荷至破坏的非线性变 化全过程 ，得到 了开孔粱极限承栽力及荷栽一挠度 曲线等有意义的结果 ，并将计算结果与有关试验结果进行比较。 关键词 ：钢筋混凝土；矩形孔粱；极限承栽力；挠度 ；有限元法 ；应力 d．双向受拉区 (15oo) 1 程序编制原理 ≤ a= (4) 式中：5= ／2； 、2c为主应力，以拉为正 (负 1．1 单元的离散化 值)、 (正值)分别为混凝土单轴抗压及抗拉强度； BWO-NFEA (Beam With Opening—N0nlinear 、 a 分别为主压应力和主拉应力峰值。 FiniteElementAnalysis)采用有限元模型中常用的 双向受力下的混凝土视作正交各向异性材料 ． 分离式模型。把混凝土离散为三角形单元。钢筋离散 采用文献 [2]提 出的等效单 向受力应力应变关系 。 成线性单元 ．且均位于三角形单元 的边界处 ．在梁底 消除了泊桑 比的影响．表达式如下 ： 纵筋设置联接单元与混凝土联接 ．该单元 由2个相 = — — — — — — 一 (5) 互垂直的尺寸为 l+( 一2)( )+( ) 零的假想弹簧组 成 (如 图 l中 式 中：为主应力方 向 (i=1，2)； 为相应于最大压 、 )。其 中平 应力 时的轴向应变值 ； 为等效单轴应变， = 行于接触面的弹 ∑△ ／E；Eo、 分别为混凝土初始弹性模量及最 簧模拟钢筋与混 大压应力时的割线模量 ，E,=cr ， 按下式计算 ： 凝土之间的滑移 当l l l时，6~=6p(3cr 一2) (6) ( 向)，垂直于 当l l l时，6~=[--1．6(crJf~)2+2．25(crJf~)2+ 接触面的弹簧用 0．35( )] (7) 图 1 计算模型示意 来考虑纵筋 的暗 对式(5)两边求导 。可得等效单向受力应力应变 销作用 (1，向)。 曲线任意点处的刚度为： 1．2 材料的本构关系 Ei=瓦 =一而可 (8) (1)混凝土的破坏准则及本构