基于等效桁架模型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)數(shù)值分析.pdf

1、傳統(tǒng)有限元法對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行數(shù)值分析時，需要構(gòu)造插值型函數(shù)、復(fù)雜本構(gòu)關(guān)系等，且混凝土通常是帶裂縫工作的，即使采用離散裂縫模式或分布裂縫模式也有缺陷，計算復(fù)雜，耗時長，且不易收斂。因此，國內(nèi)外有學(xué)者提出了一種簡化的數(shù)值計算模型:等效桁架模型。該模型由離散的鉸接桿件按一定規(guī)律組合而成，鉸接桿件均為二力桿，只承受軸力，分析時無須采用復(fù)雜的多參數(shù)本構(gòu)關(guān)系，只須單軸本構(gòu)關(guān)系，并且可以模擬裂縫開展過程，從而簡化了計算模型。
　　在等效桁架

2、模型已有的研究基礎(chǔ)上，本文結(jié)合傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的有限元分析方法，主要研究工作有以下幾個方面:
　　首先，參照研究人員已提出的等效平面桁架模型，利用傳統(tǒng)有限元四節(jié)點單元與等效平面桁架模型單元在拉、壓、剪應(yīng)力狀態(tài)下進行剛度等效，計算得出等效平面桁架模型中各桿件的剛度系數(shù)及單元大小的取值情況;然后，基于等效平面桁架模型對簡支梁、柱、剪力墻結(jié)構(gòu)進行彈性分析，根據(jù)不同等效桁架模型單元劃分情況的解與材料力學(xué)解的對比，驗證了等效平面桁架模型

3、各桿件剛度系數(shù)取值的合理性同時給出了單元劃分的理想取值范圍。
　　其次，根據(jù)等效平面桁架模型的特點，結(jié)合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特性，選取合適的材料本構(gòu)關(guān)系、破壞和收斂準(zhǔn)則、非線性方程組的解法，并采用位移增量法模擬得出荷載—位移曲線的下降段。利用MATLAB語言編寫了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析的計算程序，對鋼筋混凝土簡支梁、鋼筋混凝土橋墩進行非線性分析，將所得的荷載—位移曲線、構(gòu)件裂縫開展位置及發(fā)展趨勢的結(jié)果與ANSYS模擬結(jié)果進行對比。理

4、論分析和計算結(jié)果表明，在滿足工程精度的條件下，等效桁架模型使得計算分析模型簡單化，用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析是可行的。
　　最后，考慮到24根桿的空間桁架模型不能較好的處理桿件開裂而引起的機動導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)剛度矩陣的奇異的問題，提出了28根桿空間桁架模型。參照等效平面桁架模型研究分析思路，通過剛度等效得到空間桁架各桿件的截面面積及適用條件。通過一個簡支梁的計算比較分析，得出更完善合理的桿件剛度的表達(dá)式，提高了分析的正確性和準(zhǔn)確性;選取空間