考慮粘結滑移的鋼筋混凝土非線性有限元分析方法研究.pdf

1、在鋼筋混凝土非線性有限元分析研究中，對鋼筋與混凝土之間的粘結滑移的模擬，一直是本領域研究的難點問題之一。盡管近年來，隨著試驗技術的改進以及有限元分析方法的發(fā)展，在粘結滑移的試驗研究和模型分析方面，取得了長足的發(fā)展，但是由于問題本身的復雜性，不但在試驗中難以在更小尺度的層次上，把握粘結滑移的機理；而且在模擬分析中，仍然難以實現(xiàn)在整體和局部不同層次上對粘結滑移規(guī)律進行準確的模擬。 本文在開放的有限元分析軟件平臺FEAPpv的基礎上，

2、進行了單調荷載作用下考慮粘結滑移的二維非線性有限元分析方法的研究。在平臺用戶自定義單元庫中，添加了兩結點鋼筋桿單元、四結點鋼筋混凝土矩形單元及兩結點粘結滑移聯(lián)結單元：同時在本構模型庫中，添加了鋼筋、混凝土及粘結滑移的本構模型。通過在鋼筋和混凝土的連結點處插入聯(lián)結單元，來考慮鋼筋和混凝土之間由于粘結滑移產生的影響。采用鋼筋和混凝土分離式有限元模型來形成結構的總體剛度矩陣和總恢復力列陣。 利用本軟件對拉拔試件和簡支梁試件進行了分析模

3、擬。結果表明，本軟件能在整體和局部兩個層次上，較為準確地模擬了構件的受力性能。本文的工作為后續(xù)研究的開展奠定了基礎。 本文完成的主要工作有： ①在現(xiàn)有試驗研究及分析研究進行文獻綜述的基礎上，在第二章建立了考慮粘結滑移的鋼筋混凝土非線性有限元分析的理論模型。 ②在FEAPpv平臺上，采用Fortran語言，添加了鋼筋混凝土四結點矩形單元和兩結點鋼筋桿單元，以及描述粘結滑移現(xiàn)象的聯(lián)結單元。 ③采用用戶自定義材

4、料模塊，添加了混凝土、鋼筋以及粘結滑移的本構模型。 ④在鋼筋和混凝土相連結點處插入聯(lián)結單元。沿鋼筋切向由相應的鋼筋和混凝土結點位移差，調用材料本構形成切向單元剛度和恢復力。對沿鋼筋法向，不考慮鋼筋抗剪，忽略鋼筋的銷栓作用的影響，程序中對法向剛度取以較大的值K，=100K，(K，為法向剛度，K，為切向剛度)，從而由單元的結點位移差調用粘結滑移本構，形成單元的剛度矩陣和恢復力。 ⑤程序中在考慮鋼筋和混凝土粘結滑移的影響時，鋼

5、筋和混凝土相連結點之間產生相對變形，此時采用鋼筋和混凝土分離的方式形成分離式的有限元分析模型。在粘結完好時，鋼筋和混凝土相連結點共同變形，此時采用復合式的有限元分析模型。 ⑥對徐有鄰在博士論文中進行的單調加載下拉拔試件的試驗結果進行了分析模擬。 ⑦對單調加載下簡支梁的受力性能進行了分析模擬。 通過本文完成的工作得到的主要結論有： ①采用本文程序成功地對徐有鄰拉拔構件進行了分析。荷載滑移曲線的對比表明，在試

6、件的整體反應上，分析結果與實驗結果表現(xiàn)出很好的一致性。在局部反應方面，由單元應力應變和滑移量沿鋼筋錨長的分布圖，可以清楚地看到單元應力和粘結破壞由拉拔端向自由端逐步傳遞的過程。 ②采用本文程序對簡支梁在粘結完好和考慮粘結滑移時的影響進行了模擬分析。由模擬分析所給出的荷載－位移曲線可以看到，在加載初期，混凝土未開裂前，構件剛度退化不大，粘結滑移的影響不明顯；在加載后期，由于粘結破壞的逐步加劇，結構剛度退化逐步明顯。由荷載－位移曲線