ABAQUS有限元分析钢筋混凝土连续梁内力重分布的影响因素
基于ABAQUS有限元分析的钢筋混凝土柱扭转性能研究
随着我国高楼大厦、大跨度建筑物的不断发展，钢筋混凝土（SRC ）柱结构因其优异的整体抗震性能而被广泛采用。
与此同时，由于建筑物形式及功能需求的不断变化，使得建筑物中存在着大量的复杂、不规则的构造。
尤其是非规则构件，在地震作用下，往往会受到压、弯、剪、扭等多因素的共同作用[1,2]。
在钢筋混凝土产生扭应力的情况下，RC 柱子的承载力比常规的压、弯、剪荷载下RC 柱子要低[3]。
杨志勇[4]曾对23个配有不同配筋的矩形、T 型钢筋混凝土构件进行了抗扭试验。
研究发现，随着钢骨比的增大，RC 柱的延性及抗扭承载力都得到了明显的改善。
关于斜交角钢混凝土柱的裂缝力矩及极限力矩，吴绍炜[5]给出了相应的计算公式。
此外，已有学者对RC 柱的受力性能进行了研究，并对RC 柱的抗震性能进行了分析[6]，在此基础上，建立了弯扭耦合作用下的简化计算公式。
孙美娟[7]利用ABAQUS 软件，对钢矩形箱梁受弯、扭转共同作用下的极限承载力进行了研究。
虽然已有许多学者对其进行了大量的研究，但是对于其在扭转作用下的受力特性却鲜有研究。
同时，考虑到与实验研究相关的高成本和长时间，数值模拟是一种可取的方法[8,9]。
因此，本文通过数值模拟全面研究轴压比、扭弯比、混凝土强度、纵向配筋率对钢筋混凝土柱的组合扭转行为的影响。
1数值模拟模型的构建利用ABAQUS 程序，进一步计算RC 构件的扭转性能，在已有的关于RC 构件的试验基础上，建立了ABAQUS 有限元计算模型，并提出了基于C3D8R 的柱子、钢梁等构件的计算方法。
本文提出了一种基于等向弹性破坏、等向拉、压力、等向弹性破坏的本构方程。
假定在受压损伤后，钢筋混凝土再发生软化，因此设定钢筋混凝土柱用网宽40mm ，钢筋混凝土梁用网宽30mm 。
在节点中心处，网格得到进一步加密。
试验结果表明，该模型的试验结果与试验结果基本一致；仿真结果表明，各部位的尺度均与试验结果相符。
同时，也将钢筋及混凝土三者间的滑移量进行了计算。
基于ABAQUS的钢筋混凝土桥墩受力性能研究
基于ABAQUS的钢筋混凝土桥墩受力性能研究摘要：桥墩作为桥梁中不可或缺的一部分，其受力性能也备受关注。
本文对某特大桥进行研究，对钢筋混凝土单轴受压状态低周反复加载实验，并建立钢筋混凝土桥墩的ABAQUS有限元模型，对实验与模型计算结果比对研究，研究了钢筋混凝土桥墩结构的破坏形态和滞回特性，验证了选取的本构模型的正确性，也证明了该类钢筋混凝土桥墩具有良好的受力性能。
关键词：钢筋混凝土桥墩；ABAQUS；有限元模型；滞回曲线1引言钢筋混凝土由于其组成材料的特点，就是钢筋与混凝土间可以同时起到各自的作用。
第一，研究表明在不同条件作用下，混凝土钢筋结构不会产生很大的变形差异。
第二，混凝土与钢筋之间具有优秀的粘结力；此外混凝土成分中富含氢氧化钙，特殊的碱性环境为钢筋表面制造了钝化保护薄膜，使得钢筋具有了比较好的抗酸性能；最后，钢筋混凝土具有一定的刚度、稳定性、抗震性。
正是因为钢筋混凝土其独特的优势，在基础工程建设中较大范围得到了应用。
本文以某铁路钢筋混凝土桥墩为研究对象，以室内低周反复循环加载实验数据为基础，利用ABAQUS有限元数值软件，建立该结构在单轴受压状态下的低周反复循环加载的模型，通过有限元数数值模型模拟分析，获取该桥墩的荷载-位移滞回曲线，进而与该钢筋混凝土桥墩室内低周反复循环加载的实验结果和破坏形态比较，对该钢混桥墩的受力性能进行研究。
2工程概况新建某铁路工程施工位置处于我国东南某山部地区，受环境、地势影响较大，本施工标段有共有2座特大桥，5座大桥，桥墩均为钢筋混凝土实心墩。
3桥墩的有限元分析模型3.1 模型参数及加载方案（1）模型尺寸（3）加载方案桥墩受力钢筋为Φ24@20mm，箍筋为Φ8@200mm，底梁受压受拉钢筋为Φ24@20mm，箍筋也为Φ8@200mm。
模型加载采用拟静力加载方案。
将底梁固定之后，首先对桥墩施加轴力为60T的竖向均布荷载，加载过程中保持不变。
然后对桥墩模型顶部施作循环低周的荷载，荷载循环位移变量为2mm，每级荷载施加循环2次。
钢筋混凝土连续梁塑性内力重分布浅析
钢筋混凝土连续梁塑性内力重分布浅析钢筋混凝土连续梁、板结构在建筑中应用十分广泛，一些物殊结构，如水池的顶和底板，烟囱的板式基础也都是连续梁、板结构，因此结构计算和构造的正确性，对建筑的安全使用和经济效益有着非常重要的意义。
钢筋混凝土连续梁属于超静定结构，其内力分布与各截面间的刚度比值有关。
按弹性理论计算时，内力与荷载成线性关系。
内力分布规律始终不变，即认为结构的刚度不变，显然这与钢筋混凝土结构受力性能不符。
事实上由于混凝土受拉区裂缝的出现和开展，受压区混凝土的塑性变形，特别是受拉钢筋屈服后的塑性变形，各截面刚度比值不断变化，内力与荷载不再是线性的，而是非线性的，即结构的内力分布规律与按弹性理论计算的分布规律不同，因此在连续梁实际受力过程中，就要考虑塑性内力重分布的问题，这样就能真实正确的计算连续梁的承载能力。
笔者就下面几个方面浅谈对塑性内力重布的理解。
一、超静定结构才有内力的塑性重分布静定结构的内力分布规律（不是指数值）是由静力平衡条件确定的，与截面几何特征、材料及荷载的增大等无关。
所以静定期结构不存在内力的重分布问题。
可见，内力塑性重分布的研究对象是超静定结构中的内力，相当于超静定钢筋混凝土结构的结构力学。
二、内力塑性重分布的阶段性内力的塑性重分布可分为两个阶段，第一阶段是由于截面间刚度比例的改变，引起了内力不再服从弹性理论规律，而按弹塑性规律分布，通常指从截面开裂至第一个塑性铰即将形成的那个过程。
第二阶段是指由于塑性铰的出现改变了结构的计算图式从而使内力经历了一个重新分布的过程。
显然和二阶段的内力重分布比第一阶段的内力重分布显著得多。
所以严格地说，第一阶段是内力的弹塑性重分布，而第二阶段才是真正的内力塑性重分布。
在和二阶段中，内力重分布的发展程度，主要取决于塑性铰的转动能力。
如果首先出现的塑性铰都具有足够的转动能力，即能保证紧后一个使结束构变为几何可变体系的塑性铰的形成（保证结构不因其他原因如受剪而破坏），就称职为完全的内力重分布，如果在塑性铰的转动过程中混凝土被压碎，而这时另一塑性铰的尚未形成，则称为不完全的内力重分布。
ABAQUS钢筋混凝土有限元分析
ABAQUS钢筋混凝土有限元分析钢筋混凝土作为一种常见的建筑材料，在建筑、交通、水利等领域得到了广泛应用。
然而，钢筋混凝土结构在服役期间会受到多种复杂荷载的作用，导致结构性能退化甚至破坏。
因此，对钢筋混凝土结构进行精确的分析和模拟至关重要。
ABAQUS是一款强大的工程仿真软件，能够模拟各种材料和结构的力学行为。
本文将介绍如何使用ABAQUS 对钢筋混凝土进行有限元分析。
ABAQUS是一款专业的有限元分析软件，它提供了丰富的材料模型库和边界条件设置功能，可以模拟各种复杂结构的力学行为。
ABAQUS具有强大的前后处理功能，用户可以通过直观的界面进行模型构建、材料属性设置、边界条件施加等操作。
同时，ABAQUS还提供了强大的数据分析和可视化工具，方便用户对模拟结果进行详细分析。
钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合材料。
混凝土是一种抗压强度高、抗拉强度低的材料，而钢筋具有较高的抗拉强度和塑性。
将钢筋嵌入混凝土中，可以提高结构的抗拉强度、抗压强度和韧性。
钢筋混凝土还具有较好的耐久性和防火性能。
在有限元分析中，需要对钢筋混凝土的力学性能进行适当简化。
通常假定混凝土为各向同性材料，钢筋为弹塑性材料。
同时，还应考虑混凝土的裂缝、损伤以及钢筋与混凝土之间的粘结和滑移等因素。
在ABAQUS中，可以对钢筋混凝土结构进行详细的有限元分析。
需要建立合适的计算模型，包括几何模型、材料属性、边界条件和荷载等。
模型建立完成后，可以通过ABAQUS的求解器进行计算，得到各节点位移、应力、应变等结果。
通过对计算结果的分析，可以评价结构的性能和安全性。
例如，可以通过应力和应变分布情况，分析结构的整体和局部稳定性、裂缝分布及扩展等。
还可以观察钢筋与混凝土之间的粘结性能以及评估结构的耐久性。
本文介绍了如何使用ABAQUS对钢筋混凝土进行有限元分析。
通过建立合适的计算模型，设置材料属性和边界条件，以及进行求解计算，可以得到结构的详细应力、应变和位移分布情况。
钢筋混凝土主要因素的影响
弹性模量测定方法
s
ε ce εcp
0.5fc
5~10 次
Ec
105 (N/mm2) 2.234.74
fcu,k
e
钢筋混凝土主要因素的影响
在进行钢筋混凝土结构的抗震或其它受力状 态下的非线性分析时，需要应用混凝土在荷载 加卸和重复作用下的应力-应变关系，包括包 络线、卸载和再加载曲线等的方程，可采用 过镇海、张秀勤或文献 建议的计算公式，前 者给出的结果与试验曲线符合更好。
2.2.3应力-应变关系
在混凝土棱柱体的偏心受压试验中，虽然可以准确地确定荷载 的数值和位置，并量测到截面的应变值和分布，但由于混凝土应 力-应变的非线性关系，截面的应力分布和数值仍不得而知。故偏 心受压情况下的混凝土应力-应变全曲线不能直接用试验数据绘制。 为了求得混凝土的偏心受压应力-应变全曲线，只能采取一些假定， 推导基本计算公式，并引人试验数据进行大量的运算。现有计算 方法分两类：
但是均明显高出按线性应力图 （弹性）计算的承载力：
Ne
fcbh 1(6e0 / h)
表明混凝土塑性变形产生的截面非线性应力分布，有利于承
载力的提高。
在极限荷载下，试件截面 的最大压应变(ε1p)达3.0～ 3.5×10-3，随偏心距的变化并 不大。此应变值显著大于混 凝土轴心受压的峰值应变εp ， 说明试件此时的最外纤维已 进入应力-应变曲线的下降段。
试验过程中，沿截面高度布置变形传感器量测到试件的平均应
变，可绘制各级荷载作用下的截面应变分布图。几乎所有的试验 结果都证明，无论荷载偏心距的大小、截面上是否有受拉区，从 开始加载直至试件破坏，钢截筋混面凝土平主均要因应素的变影都响 符合平截面变形的条件。
基于ABAQUS纤维梁单元的钢筋混凝土柱受力破坏全过程数值模拟
基于ABAQUS纤维梁单元的钢筋混凝土柱受力破坏全过程数值模拟一、本文概述随着计算机技术的飞速发展和数值计算方法的不断完善，数值模拟已成为工程领域中研究和解决实际问题的重要手段。
ABAQUS作为一款功能强大的有限元分析软件，被广泛应用于各种复杂工程问题的模拟分析中。
本文旨在利用ABAQUS软件中的纤维梁单元，对钢筋混凝土柱在受力作用下的破坏全过程进行数值模拟，以期更深入地理解钢筋混凝土柱的受力性能，为实际工程设计和施工提供理论支撑和参考依据。
具体而言，本文将首先介绍钢筋混凝土柱的基本构造和受力特点，阐述钢筋混凝土柱破坏过程的复杂性和重要性。
将详细介绍ABAQUS软件及其纤维梁单元的基本原理和适用范围，说明选择纤维梁单元进行数值模拟的原因和优势。
接着，本文将构建钢筋混凝土柱的数值模型，包括材料本构关系的确定、单元类型的选择、网格划分以及边界条件和荷载的施加等。
在此基础上，将进行钢筋混凝土柱在不同受力情况下的数值模拟，分析钢筋混凝土柱的受力响应、裂缝开展、破坏模式以及承载能力等方面的变化。
本文将总结数值模拟的结果，并与实验结果或已有研究成果进行对比验证，评估数值模拟的准确性和可靠性。
通过本文的研究，不仅可以更深入地了解钢筋混凝土柱的受力破坏全过程，还可以为类似工程问题的数值模拟提供有益的参考和借鉴。
本文的研究成果也有助于推动数值模拟技术在土木工程领域的应用和发展。
二、钢筋混凝土柱受力破坏机理分析钢筋混凝土柱的受力破坏是一个复杂的过程，涉及到材料的非线性、几何的非线性以及接触和边界条件的复杂性。
通过数值模拟来研究其受力破坏的全过程显得尤为重要。
在受力初期，钢筋混凝土柱主要承受弹性变形。
此时，混凝土和钢筋均处于弹性工作状态，应力与应变之间呈线性关系。
随着荷载的增加，混凝土开始出现裂缝，裂缝的扩展和分布受到钢筋的约束作用，形成了一种复杂的应力传递机制。
钢筋通过裂缝与混凝土之间的粘结力传递应力，有效地延缓了裂缝的进一步发展。
钢筋混凝土梁-型钢混凝土柱节点受力性能影响因素的有限元分析
考。
线； 型钢混 凝 土结构 中 的型 钢 和钢 筋 可 以看 作 是 理
想的弹塑性材料 ， 其本构模型选用理想弹塑性本构
模型。
１ ． ２ ． １ 模 型 的 设 计
有限元模型为中柱节点 ， 节点核心 区型钢采用
柱 贯通方式 ， 柱 子截 面 尺 寸为 ４ ０ ０ ｍｉ ｌ ｌ × ４ ０ ０ ｍＩ Ｔ Ｉ ， 柱
中型钢为工 ｌ ６ ， 柱纵筋配 ４根 咖 ｌ ６钢筋 ， 箍筋配 ８
＠１ ０ ０ ， 梁 截面 尺寸 为 ４ ０ ０ ｍ ｍ× ４ ０ ０ ｍ ｍ， 梁 纵筋 配 ４ 根６ １ ６钢筋 ， 箍筋 配 西 ８ ＠１ ０ １ ３ 。 １ ． ２ ． ２ 材 料参 数 ］ 钢 筋混 凝 土 Ｓ Ｏ ＨＤ ６ ５单 元 材 料 参 数 见 表 １及
作 Ｅ— ｍ ａ ｉ ｌ ： ｓ ｈ ｈ ｙ ｕ ａ ｎ ＠ｑ ｑ － ｃ ｏ ｎ ｌ
。
１
…
．
２ ． ３ 单元划分 ’ 由于 研究 的主 要部 位是 节点 核 心 区 ， 对 于离 节
‘ ’ … …
１ 钢 筋 混 凝 土 梁一 型 钢 混 凝 土 柱 节 点
有 限元模 型
本文应用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 有限元分析软件 ， 对钢筋混凝 土粱一 型钢混凝土柱节点进行三维实体建模。
１ ． １ 单元 类型选 取
钢筋混凝土的模拟采用组合式模型 ， 钢筋单元 采用 Ｐ Ｉ Ｐ Ｅ ２ ０单元模拟且认为钢筋 和混凝土之间粘
本文混凝 土的本构模 型采 用我 国 Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ ０ －
参数值
２ ０ ０ ２ （ ￣凝 土结构设计规 范》 应 力一 应 变关 系 曲
ABAQUS混凝土框架有限元计算分析
“悬链线”，继续维持该梁一定的承载力。 2.4 加载点荷载-位移曲线
通过计算分析得到的结果，绘制加载点的荷载-位移曲线如下图所示：
荷载/KN
加载点力-位移曲线
120 100
80 60
40
20
0 0
100
200
300
400
500
600
位移/mm
图 2.13 加载点力-位移曲线 通过加载点力-位移曲线可以看到，当位移超过 80mm 后该结构的承载力有所下 降，但下降幅度不大，在 240mm 后荷载保持稳定，值里可以看到梁内塑性铰形成的 “悬链线”机制发挥出来抗倒塌的作用。但是之后还有些许上升，可能是因为计算模 型对于下降段的模拟不够准确所致。
D6
394
519
220
0.3
D10
419
617
219
0.3
D12
625
685
钢筋应力-应变曲线如下图所示：
171
0.3
stress
钢筋应力-应变关系曲线
700
600
500
400
Φ6 300
Φ10 200
Φ12
100
0
0
0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006
strain
σ = (1 − ������������)������������������
1 − ������������[1.2 − 0.2 ������5]
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{1
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������������ − 1)1.7
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