钢衬钢筋混凝土岔管三维非线性数值分析
钢筋混凝土非线性分析讲解
参考教材： 1、钢筋混凝土结构非线性有限元理论与应用（同济，1995）
（吕西林、金国芳、吴晓涵） 2、钢筋混凝土非线性分析（同济，1984）
（朱伯龙、董振祥）
3、钢筋混凝土非结构线性分析（哈工大，2007） （何政、欧进萍）
学习要求： 1、认识混凝土材料的非线性性能 2、学习非线性分析基本方法 3、学习科学研究的方法和思路
（可作为：研究工具、计算工具、模拟现场过程）
三、钢筋混凝土结构有限元数值分析的特点 （与其它固体材料有限元分析的不同）
1、模拟混凝土的开裂和裂缝发展（包括裂缝闭合）过程 2、模型中反映钢筋与混凝土间的粘结、滑移 3、模拟混凝土材料应力峰值后和钢筋屈服后的性能 4、材料非线性和几何非线性并存 5、分析结果强烈依赖于钢筋、混凝土材料的本构关系和
拔出试验：假定s1→τ1→σs2、σc2→εs2、εc2→s2→τ2→
σs3、σc3→εs3、εc3→······→sn→τn→σsn＝σs0(?)
3、拔出试验和拉伸试验的粘结－滑移全过程分析方法 2）反复加载下的粘结－滑移全过程分析 •用反复荷载下的τ－s关系 •裂缝或构件边缘处局部τ－s关系过渡区域处理
4、反复加载：周期性静力荷载作用下交替产生拉、压应力 重复加载：周期性静力荷载作用下仅产生单向应力
第二章：钢筋混凝土材料的本构关系
一、本构关系的理论模型 1、线弹性模型 2、非线性弹性模型 3、弹塑性模型（理想弹塑性、线性强化弹塑性、刚塑性） 4、粘弹性和粘塑性的流变模型
1）流变学的三个简单流变元件：
曲线形状基本不变 峰值应变基本不变。
4）设备刚度的影响：（下降段的影响）
5）加载时间的影响：徐变问题
基本概念：【朱】Page17 基本徐变（εbc）：内部水分不变时 干徐变（εdc）：总徐变-基本徐变 徐变度（εsp）：单位应力下的徐变 徐变系数（φc ）：徐变值/弹性变形
钢筋混凝土岔管结构三维有限元分析
【摘要】钢筋混凝土岔管是一种重要的输水结构，特别是在城市供水管网中常常用到岔管结构。
文章以某钢筋混凝土岔管结构为例，采用有限单元法建立了钢筋混凝土岔管结构计算模型，对岔管结构施工和运行中的工况组合进行了计算，分析了岔管主要分析断面的应力分布规律。
分析结果为城市供水管网中设计钢筋混凝土岔管结构提供参考依据。
【关键词】供水管网；钢筋混凝土岔管；有限元法；分析断面【中图分类号】TV332【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）11-0054-031工程概况我国水资源分布不均衡，具有南多北少的的特点，近年来随着经济社会的发展，华北地区的水资源短缺问题越来越突出，南水北调工程的完成极大地缓解了这一问题。
当将南水北调的主渠道的水资源向各个城市引进时，就要用到建设输水渠道和管道，钢筋混凝土岔管是一种重要的输水结构。
某输水岔管由输水主管、岔管、支管3部分组成，主管内径为6.20m 、支管内径为3.80m ，岔管形式为卜形，支管分2支，2支管分别由岔管的直岔管连通右支管，由分岔管连通左支管。
主管、岔管、支管均采用钢筋混凝土结构。
钢筋混凝土岔管厚度为0.60m ，钢筋混凝土主管厚度为0.45m ，钢筋混凝土支管厚度为0.40m 。
2计算模型2.1模型参数该钢筋混凝土岔管结构采用强度为C30的混凝土，弹性模量E 1=30GPa ，泊松比μ1=0.167[1]，容重γ1=24kN/m 3。
岔管穿越地区岩体为中厚层灰岩，岩体属层状结构，围岩类别为Ⅲ类围岩，成洞条件良好[2]，岩体弹性模量E 1＝33GPa ，泊松比μ1＝0.28，容重γ1＝27kN/m 3。
2.2计算模型采用有限元计算软件建立钢筋混凝土岔管结构的计算模型，在计算模型中采用20节点等参块体单元模拟钢筋混凝土岔管[3]，采用8节点等参块体单元模拟岔管周围岩体及土体[4]。
岔管及岩体结构单元剖分如图1所示。
2.3计算工况在对岔管结构进行受力分析时，结合工程的实际情况[5]，考虑了以下4种计算工况：工况1，考虑岔管结构承受最大水压力0.32MPa ，并承受岩体对岔管的约束及压力作用；工况2，考虑施工过程中，岔管结构承受灌浆外压力0.6MPa 的作用；工况3，考虑岩体的覆盖厚度对岔管结构产生的外压力作用；工况4，考虑岔管结构承受最大水压力0.32MPa ，并承受岩体对岔管的约束作用。
钢混凝土组合梁钢框架非线性之分析
摘要摘要组合梁钢框架是钢框架和混凝土板通过剪力连接件连接形成整体共同工作的框架结构。
这种结构能够最大程度的降低结构层高，减少基础、维护结构等设旌的造价，经济效益非常明显，在多层钢结构建筑以及厂房结构，特别在钢结构住宅中有广阔的应用前景。
近几年来，组合梁钢框架在很多工程中有所应用，但大多凭借经验或者参照类似工程进行设计，对其受力性能未做深入的理论和试验研究，也无推荐的设计方法。
本课题研究正是在我国发展多层钢结构，特别是多层住宅钢结构的背景前提下提出的，研究成果对组合梁钢框架的广泛应用具有重要的工程实用价值和理论研究意义。
本文通过有限元数值模拟的方法，对组合梁钢框架的受力性能进行了研究，主要研究内容包括：１．组合梁钢框架的有限元程序验证。
用ＡＮＳＹＳ有限元程序分析了组合梁刚架，并与文献进行了对比，结果表明用此程序分析组合梁钢框架是可行的。
２．组合梁钢框架的非线性分析。
用ＡＮＳＹＳ有限元程序分析了组合梁钢框架的受力性能，主要内容包括：钢筋和混凝土板的剪力滞后、跨中截面的平截面假定、内力重分布、力比对承载力性能的影响等。
３．组合梁钢框架中组合梁的刚度探讨。
根据等效原理，初步建立了竖向荷载作用下框架组合梁相应的等效刚度计算方法，给出了工程设计时刚度取值的建议。
关键词组合梁钢框架；非线性分析：有限元分析方法；等效刚度：＝：：：：＝＝：：：墼堡三兰ｉ塞塑兰堡圭茎堡堡圣：＝：：一：＝：＝：：：＝：ＡｂｓｔｒａｃｔＳｔｅｅｌｆｒａｍｅｗｉｔｈｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｓｉＳａｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｔｓｓｔｅｅｌｆｒａｍｅｓａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｅｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔａｂｓｗｏｒｋｗｅｌｌｂｙｍｅａｌ＇ｌｓｏｆｓｈｅａｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｓｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈａｓｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｌａｙｅｒｈｅｉｇｈｔ，ｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｃｏｓｔｏｆｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ．Ｉｎｏｔｈｅｒｗｏｒｄｓ，ｉｔｉｓｖｅｒｙｐｅｒｆｅｃｔｉｎｔｅｒｍｓｏｆｅｃｏｎｏｍｙ．Ｓｏｉｔｗｉｌｌｈａｖｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｔａｔｕｓｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｍｕｌｔｉ－ｓｔｏｒｅｙｓｔｅｅｌｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｎｄｗｏｒｋｓｈｏｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｓｔｏｒｅｙｓｔｅｅｌｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｗｅｈａｖｅｕｓｅｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｍａｎｙｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｗｅｒｅｊｕｓｔａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｓｉｍｉｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｗｅｈａｖｅｎ’ｔｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅａｃａｄｅｍｉｃａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｏｒｔｈｉｓｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｙｓｔｅｍｎｏｗ，ＳＯｔｈｅｒｅｉｓｎｏｔａｓｐｅｃｉｆｉｃ．ｓｉｍｐｌｅａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｅｄｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｔｈｅｓｉｓｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｕｌｔｉ—ｓｔｏｒｅｙｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｍｕｌｔｉ—ｓｔｏｒｅｙｓｔｅｅｌｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌｂｕｉｌｄｉｎｇｓｉｎＣｈｉｎａ．ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｈａｓｍｕｃｈｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙｔｏｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｔｅｅＩｆｒａｍｅｓｗｉｔｈｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｓ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔａｔｅｏｆｓｔｅｅｌｆｒａｍｅｓｗｉｔｈｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｓｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｍａｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｉｎｇｓ：Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｐｒｏｇｒａｍｏｆａｎａｌｙｓｉｎｇｔｈｅｓｔｅｅｌｆｒａｍｅｓｗｉｔｈｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｓｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄ．ｎｌｅａｕｔｈｏｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｓｔｅｅｌｆｒａｍｅｗｉｔｈｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｓｂｙｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｐｒｏｇｒａｍｏｆＡＮＳＹＳａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｎａｌｙｚｉｎｇｓｔｅｅｌｆｒａｍｅｓｗｉｔｈｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｓｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｉＳｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｓｅｃｏｎｄ．ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒａｎａｌｙｓｉｓｉｓｍａｄｅｏｎｔｈｅｓｔｅｅｌｆｒａｍｅｓｗｉｔｈｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｓ。
钢筋混凝土构件的非线性分析
钢筋混凝土构件的非线性分析背景：钢筋混凝土是一种广泛应用于建筑工程的材料，其具有高强度、耐久性和防火性能好的优点。
然而，钢筋混凝土构件在荷载作用下的性能并不是线性的，而是呈现出明显的非线性特征。
因此，为了准确地描述和预测钢筋混凝土构件在荷载作用下的行为，进行非线性分析是必要的。
非线性分析能够考虑到材料和结构的非线性行为，提供更准确的计算结果，对于工程设计和施工具有重要意义。
理论：钢筋混凝土构件非线性分析的理论基础主要包括材料非线性理论和结构非线性理论。
材料非线性是指材料的应力-应变关系不是直线，而是呈现出曲线特征。
结构非线性则是指结构在荷载作用下的变形不是简单的线性关系，而是伴随着结构失稳和破坏的复杂过程。
在非线性分析中，需要基于材料和结构的非线性理论建立相应的数学模型，并通过数值方法求解。
方法：钢筋混凝土构件非线性分析的方法主要包括有限元法和有限差分法。
有限元法是一种将结构离散成许多小的单元，对每个单元进行非线性分析，再整合成整体的方法。
有限差分法则是一种将结构划分为一系列的网格，对每个网格进行非线性分析，再整合成整体的方法。
两种方法都具有各自的优点和适用范围，具体选用哪种方法需根据实际情况进行判断。
应用：钢筋混凝土构件非线性分析在建筑工程领域有着广泛的应用。
例如，在桥梁工程中，对桥梁结构进行非线性分析可以更准确地预测其在车辆荷载作用下的性能，为桥梁设计提供更为可靠的依据。
在建筑工程中，对高层建筑结构进行非线性分析可以更准确地预测其在地震作用下的性能，为建筑物的抗震设计提供更为可靠的依据。
在水利工程、核电站等其他工程领域中，钢筋混凝土构件的非线性分析同样具有重要意义。
钢筋混凝土构件的非线性分析是建筑工程领域中非常重要的研究课题。
通过非线性分析，可以更准确地预测结构的真实性能，为工程设计和施工提供更为可靠的依据。
本文介绍了钢筋混凝土构件非线性分析的背景、理论基础、方法及其应用案例。
可以看出，非线性分析考虑了材料和结构的非线性行为，能够更准确地描述和预测结构的性能。
地下钢筋混凝土岔管围岩稳定及结构数值分析
Ｚ ａ ｇ Ｊｘ ｎ Ｒｅ ｈ ａ ｈ ｎ ｉｕ ｎ Ｘｕ ｕ
（ ｌｅ ｅｏ ａ ｅ ｎ ｅ ｖ ｎ ｙ ＆ Ｈｙ ｒ ｐ ｗｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，Ｈｏ ａ ｉ． Ｃｏｌｇ ｆＷ ｔ ｒＣｏ ｓ ｒ ａ ｃ ｄ ｏ ｏ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｈ ｉＵｎｖ ，Ｎａ ｊｎ １ ０ ８，Ｃｈｎ ） ｎ ｉｇ ２ ０ ９ ｉ ａ
ｆ ｒ ａ ｉ ｎ，ｔ ｅ ｅ ｃ ｖ ｔｏ ｎ ｕ ｐ ｒ ｉ ｇ ｏ ｕ ｒ ｕ ｄ ｎ ｏ ｋ，ｉ ｔ ｒ ｃ ｉ ｎ ｂ ｔ ｅ ｕ ｒ ｕ ｄ ｎ ｏ ｋ ａ ｄ ｌ — ｕ ｃ ｔｏ ｈ ｘ ａ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｓ ｐ ｏ ｔ ｆｓ ｒ ｏ ｎ ｉ ｇ ｒ ｃ ｎ ｎ ｅ ａ ｔｏ ｅ ｗｅ ｎ ｓ ｒ ｏ ｎ ｉ ｇ ｒ ｃ ｎ ｉ ｎ
控 制．
关键 词 ： 钢筋 混凝 土岔 管 ； 围岩 ； 衬砌 结构 ； 数值 分析
中 图分 类 号 ： ＴＶ３ ２ ３ 文献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２９ ８ ２ １ ） ５０ ０ 一６ １ ７ —４ Ｘ（ ０ １ ０ —０ １Ｏ
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｍ ｒ ｃ ｌＡｎａ ｙ ｉ ｆ Ｓ ｒ ｏ ｎ ｎ ｃ ｔ ｂｉｉｙ ａ ｎ ｎｇ Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｌ ｓｓ ｏ ｕ ｒ ｕ ｄｉ ｇ Ｒｏ ｋ Ｓ ａ ｌｔ ｎｄ Ｌｉ ｉ ｔ ｕ ｔ ｒ
ｉ ｎｇ，ｂｅ ｖ ｏ ｆ ｒ ｉ ｆ ｒ ｅ ｏ ｒ ｔ ｒ ｄｅｅ ｈａ ｉ ｒ ｏ ｅ ｎ ｏ ｃ ｄ ｃ ｎｃ ｅ ｅ ａ ｅ ｍｏ ｌｄ． Ｔｈｅ ｍ ｅ ｈｏ ｆ ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｔ ｒａ ｓ ｕｃ ｓ ｔ ｄ ｏ ｍ ｒｃ １ ｓｍ ｌ ｔｏｎ ｏｆ ｍａ ｅ ｉ ｌ ｓ ｈ ａ ｓ ｒｏ ｕ ｒ ｕｎｄ ｎ ｏｃ ，ｌｎｉ ｇ ａ ｄ Ｓ ｎ ｉ ｅ ｅ ｔ ｄ Ａｎｄ ｂｙ ｕｓｎ Ｄ ｉ ａ ｎ ｏ ｉ ｅ ｒ ＦＥＭ ， ｈ ｔ ｅ ｓ ａ ｉｇ ｒ ｋ ｉ ｎ ｎ Ｏ ｏ ｓ ｐｒ ｓ ｎ ｅ ． ｉ ｇ ３ ｌｎｅ ｒ ａ ｄ ｎ ｎｌｎ ａ ｔ ｅ ｓ ｒ ｓ ｎｄ ｄ ｆ ｍａ ｉ ｎ ｏ ｕ ｒ ｕｎ ｎ ｏｃ ｅ ｏｒ ｔｏ ｆｓ ｒ ｏ ｄｉ ｇ ｒ ｋ，ｒ ｉ ｏｒ ｅ ｅ ｆｌｎｉ ｇ ｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｔ ｅ ｓ ａ ｄ ｃ ａ ｋ ｉ ｅｎｆ ｃ ｄ ｃ ｎｃ ｅ ｅ ｂ — ｅｎｆ ｃ ｍ ｎｔｏ ｉ ｎ ｔ ｒａ ，ｓ ｒ ｓ ｎ ｒ ｃ ｎ ｒ ｉ ｏｒ ｅ ｏ ｒ ｔ ｉ
第二讲_钢筋混凝土结构基本理论-非线性分析
（4）砼受压应力--应变曲线已知 砼应力—应变曲线影响因素较多，如应变梯度、梁顶面荷 载引起的侧向压力、纵筋和箍筋的侧向约束、加荷速度等， 要准确地确定是非常困难的。目前有很多可供选用。 为简化计算，目前仍较多的采用素砼应力-应变曲线对受弯 和偏压（拉）构件非线性分析； 砼的极限压应变 u 是应力-应变曲线的一个重要的变形特 u 与很多因素有关，其值在较大的范围内变动。试 征值， 验表明， 轴心受压时， 0.002 ；
2.2 构件截面的弯矩--曲率关系分析方法
截面非线性分析是结构和构件非线性分析的基础； 在弯矩和轴力作用下，截面的非线性分析主要是求解截面 的弯矩--曲率关系，据此可分析构件刚度的变化、开裂、 钢筋屈服、承载力极限状态时的特征值。
2.2.1 基本假定
（1）平截面假定 这是线弹性理论的基本假定。 对RC构件，大量试验表明，若钢筋和砼粘结良好，测量应 变的标距又大于裂缝间距，则实测应变基本上符合平截面 假定。 须注意，平截面假定只适应于一定区段长度内的平均应变， 而对某一特定截面（如裂缝截面），此假定不适用。 由于采用平截面假定大大简化了计算，且力学概念明确， 因此为大多数国家广为采用；采用该假定计算正截面承载 力的误差一般都在10%以内。
钢筋混凝土结构基本理论
第二讲：钢筋混凝土非线性分析
主要内容：
• • • • 混凝土结构截面的非线性分析 截面非线性分析的一般方法 构件的非线性全过程分析 （杆系）结构的非线性全过程分析
1
RC构件截面的非线性分析
1.1 轴心受力构件
RC轴心受拉和受压是最基本的手里状态，掌握这两类构件 受力全过程的一般规律及其分析方法，是了解和分析其他 各类构件和结构非线性性能的基础。
钢衬钢筋混凝土压力管道的非线性有限元模拟
述 问题 可以迎刃而解 。本 文利用 Ａ Ｓ Ｓ软 件的非线 性分析功 ＮＹ 能， 对某水 电站钢衬压力管道进行数值模拟。
●
１ 钢筋 混凝土 结构有 限元模 型选择
目前 ， 钢筋混凝土结构有 限元模 型主要有整体式 、 组合式和
分 离 式 ３种 。 １１ 分 离 式模 型 ．
和继续延伸 、 扩张趋势非常复杂。 Ｎ Ｙ Ａ Ｓ Ｓ采用分布裂缝模型来模 拟 开裂行 为 ， 即单元 积分点上 出现裂缝 后 ， 调整材料属性 ， 裂缝
ｗ 五参数准则定义的破坏面后 ， 材料即进入破坏状态 。 ２２ 混凝土结构 的压碎与开裂模拟 ． 应用 Ｓｌ ６ ｏｉ ５单元模拟结 构的非线性行为 ， ｄ 只要单元应力组
下结构各部分的受力特征非常复杂 ， 分析时 ， 钢筋混凝土开裂性 能和开裂后结构的非线性 因素都要考虑 。传统结构力学方法对
科技情报开 发与经济
文章编号 ：０ ５ ６ ３ （Ｏ Ｏ Ｏ — １２ ０ １０ — ０ ３２ １ ）９ ０ ５ — ３
Ｓ Ｉ Ｅ ＨＩＦ Ｒ Ａ ＩＮＤ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆Ｅ Ｏ Ｏ Ｃ— Ｃ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｔ Ｎ Ｃ Ｎ ＭＹ
２１ 年 ００
第２卷 第９ Ｏ 期
收稿 日期 ：０ ０ ０ — ８ ２ １— ２ ０
钢衬钢筋混凝土压力管道 的非线性有 限元模拟
朱立波 ， 邢述彦
（ 太原理工大学水利科学与工程学院 ， 山西太原 ，３０ ４ ００２ ）
摘
要 ：结合 Ａ Ｓ Ｓ有限元分析软件在钢筋混凝土结构 非线性 分析 中的应用 ，应用 ＮＹ
Ａ Ｓ Ｓ软件对某水电站的铜衬钢筋混凝土压力管道的应力和位移进行 了模拟分析 。 ＮＹ
钢筋混凝土岔管结构分析与配筋优化
洞外的径向变形。而对于岔管结构。由于分岔位置几何边界的 不连续，在内水压力作用下将在岔管顶板与底板位置出现较大 的铅直向变形，见图６。
万方数据
１４
人民 长江
２００９年
水压力的６１．５％，需要的配筋面积为６ ０８７．５姗２，截面配筋率
为０．６１％；断面平均拉力为１．４５５ ＭＮ，需要钢筋面积为５ ６３１．８
图１岔管纵剖面（单位：桩号，高程ｍ，其余ｍｉＤ．）
图３整体计算模型
图４开挖模型
图２岔管平面尺寸（单位：桩号ｎｌ，其余ｍｍ） 裹ｌ钢筋混凝土材料参数
９。“ 一
变形模 量Ｅ／ＧＰａ
泊松 比弘
抗剪断摩 抗剪断凝 密度ｐ／ 擦系数厂 聚力ｃ’／ＭＰａ（ｋＮ·ｍ－３）
田５衬硼模型
３岔管配筋设计与结构研究
３．１岔管弹性结构分析与配筋设计 对于圆形压力管道，在内水压力作用下，衬砌主要发生朝向
从以Ｉ：计算结果可以看出，钢筋应力与混凝土最大裂缝宽 度均有＿卡ＩＩ当大的安全裕度，可以进一步优化。当降低断面配筋 ？钲为０．２％（环向钢筋２５＠２００ ｍｍ）时，计算结果表明，衬砌混 凝一ｌ：的开裂范围基本未发生变化，而衬砌内的钢筋应力数值稍 有增加，钢筋承担的内水压力部分进一步降低，ｌ一１～３—３断 呵的承载比分别为０．７５％、０．５４％和１．２０％，最大钢筋应力为 ９５．７３８ ＭＰａ，对应的最大裂缝宽度为０．２１６ ｍｍ，接近规范规定 的０．２５ ｍｍ的要求。
钢筋混凝土构件的非线性分析共3篇
钢筋混凝土构件的非线性分析共3篇钢筋混凝土构件的非线性分析1钢筋混凝土结构是目前建筑工程领域广泛使用的一种结构形式，其具有耐久性、抗震性能强等优点，但其计算分析复杂，涉及到多种力学学科，需进行非线性分析。
非线性分析是分析钢筋混凝土构件的重要方法，下文将对其进行简单介绍。
1、非线性分析的定义非线性分析是指在一定条件下，构件内力状态随荷载变化时其力学性质不再满足线性叠加原理的分析方法。
主要用于分析结构的大变形、失稳、损伤和破坏等非线性现象。
钢筋混凝土结构中，材料非线性和几何非线性都是不可避免的。
2、非线性分析的方法（1）强度理论法：可通过等效杆件法、等效剪力力法、材料上限强度理论等方法进行分析。
（2）框架假设法：假定构件为刚性框架或弹性支撑中的非刚性框架，分析其在大变形、破坏时的应力、应变分布。
（3）有限元法：将构件分解成小单元，以小单元为计算对象进行分析，求解各节点的位移、应力、应变等参数，再用插值方法计算全体结构的响应。
（4）迭代法：通过迭代计算得到不同荷载情况下的构件位移、刚度、应力、应变等参数，得到荷载位移曲线和承载力-变形曲线等。
3、非线性分析中需要考虑的因素（1）材料非线性：结构中的混凝土和钢筋等材料，在受到荷载后会表现出惯性效应和非线性效应，如混凝土的非线性变形、裂缝形成和扩展等。
（2）几何非线性：构件的初始几何形状和变形后的几何形状会影响内力及其分布，如大变形，杆的损伤等。
钢筋混凝土结构本身就有大变形的特点。
（3）荷载非线性：荷载不是稳定的，而是由很多因素综合作用产生的非线性荷载，如地震、爆炸、车辆行驶等荷载。
4、非线性分析的作用非线性分析是深入理解结构行为、提高结构设计质量和可靠性的有效手段。
可以对结构进行全过程检验和多次筛选，提供设计优化方案，合理地控制结构建造成本，保证结构的耐久性和安全性，同时适用于结构加固和改造等工程领域。
总之，非线性分析是建筑工程领域中一种非常重要的分析方法，对于钢筋混凝土构件的设计、优化、改造都具有重要意义。
基于ABAQUS的型钢混凝土梁三维非线性分析
ＡＢ ＵＳ塑性损伤模型是 采用各 向同性 的弹性损 伤 、 ＡＱ 拉 伸和压缩塑性理论来表征 混凝土 的非弹性行 为。此模型假定
混 凝 土 材料 主要 因拉 伸 开 裂 和 压 缩 破 碎 而 破 坏 ， 之 对 应 的屈 与
服或破坏面的形成分别 由等效 塑性拉应 变和等效 塑性压应变 控制 ， 同时引入受拉 、 受压两个弹性刚度损伤变量来反映受拉 、 受压区｝凝 土进入软化段卸载时刚度的弱化 。 昆 损伤变量 的取值范 围从 ０ 表示无损 伤材料 ） １ 表示完 （ 至 （
关键词 ： Ｂ Ａ ＡＱＵＳ 混凝 土 损 伤 塑性 模 型 型 钢 混凝 土 梁 非线 性 分 析 中 图分 类 号 ： Ｕ３ ２ Ｔ ５ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ４－ １ ５２ １ 】 １ ０４ ３ １０ －６ ３ （０ １Ｏ 一Ｏ ５ —０
３ Ｄ ｎ ｎ ｉｅ ｒａ ａｙ ｉ ｏ ｏ ｔｅ ｅｎ ｏ ｃｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ｅ ｍ ａ ｅ ｎ ＡＢＡ ～ ｏ ｌ ａ ｎ ｌｓｓ ｆｂ ｘ ｓｅ ｌ ｉｆ ｒｅ ｏ ｃｅｅｂ ａ ｂ ｓｄ ｏ ｎ ｒ ＱＵＳ
全损伤材 料 ） 。在 定 义 混 凝 土 开 裂 后 的 拉 伸 硬 化 性 能 时 ， Ａ ＡＱ 提 供 了 三种 定 义 凝 土 受 拉 软 化 性 能 的 方 法 ： 混 Ｂ ＵＳ 昆 ①
分析工具 ， 其塑性损伤模型可 以准确地对结构开始受荷 载直到
破坏的全过程进行分析 ， 获得不 同阶段的受力状态 、 变形等力
Ｋｅ ｗｏ ｄ ＡＢＡＱＵＳ Ｄａ ｇ ｄ ｐａ ｔ ｉ ｄ ｌ ｏ ｏ ｃｅｅ Ｂ ｘ ｓｅ ｌ ｅｎ ｏ ｃｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ｅ ｍ Ｎｏ ｌ ｅ ｒａ ａｙ ｉ ｙ ｒ ｓ： ｍａ ｅ ｌｓｉ ｔ ｍｏ ｅ ｒｃ ｎ ｒｔ ｏ ｔｅ ｒｉｆｒ ｅ ｏ ｃｅｅｂ ａ ｃｙ ｆ ｎｉ ａ ｎ ｌｓｓ ｎ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（ ．中水 珠 江 规 划 勘 测 设 计 有 限公 司 ， 东 广 州 ５ ０ １ ； １ 广 １６ ０
２ ．武 汉 大 学 水 资 源 与 水 电工 程科 学 国 家 重 点 实验 室 ， 北 武 汉 ４ ０ ７ ） 湖 ３０ ２
摘 要 ： 混 凝 土损 伤 塑性 模 型 引入 钢 衬 钢 筋 混 凝 土 岔 管 结 构 的 非 线 性 研 究 中 ： 先 根 据 仿 真 结 构 试 验 模 型 建 立 将 首
计理论 和方法 ， 通过结构模 型试验 的方 法来研究 钢衬 和钢筋
的 应力 状 况 ， 究混 凝 土 的裂 缝 发 展 规 律 及 结 构 的破 坏 特 征 研
等 。但 是 ， 模型试验存在经费多 、 周期长 、 不灵活且相似性及 模 拟技术等方面 的问题 。随着 非线 性有 限元理论 和计算 机
国家 或 地 方 的水 电 建 设 中 ， 岔 管 制 造 安 装 成 本 极 高 ， 于 钢 对 高 水 头 、 直 径 钢 岔 管 的施 工尤 其 如此 。 大 钢 衬 钢 筋 混 凝 土 岔 管 是 一 种 比较 有 发 展 前 途 的岔 管 型
对象为较大的 １ 岔管 。１ 岔管主 管 内径 为 ２４ ｎ， 岔 号 号 ． ｌ分
性研 究 中 ， 并将 计 算 结 果 与 模 型 试 验 结 果 进 行 比较 ， 后 采 然 用ＡＡＵ Ｂ Ｑ Ｓ中 的 接触 算 法 对 钢 衬 和 混 凝 土 之 间 径 向 缝 隙 值 进 行 敏感 性 分 析 。
图 １ 模 型 结 构 及 测 点 布 置 ２ 有 限 元 计 算 模 型 及 方 案 根 据钢 衬 钢 筋 混 凝 土岔 管 结 构 的 受 力 特 点 ， 有 限 元 模 在
技 术 的发 展 ， 用 数 值 模 拟 的方 法 来 研 究 钢 衬 钢 筋 混 凝 土 岔 采
管 已成 为可 能 。
现依据 贵州省大 七孔水 电站钢衬钢 筋混凝 土岔管仿 真
结 构 模 型 试 验 ， 立 了 三 维 有 限 元 模 型 ， 混 凝ห้องสมุดไป่ตู้土 损 伤 塑 性 建 将
模型及边界接触 问题 引入钢衬 钢筋 混凝 土岔管 结构 的非 线
了三 维有 限元 模 型 ， 并将 计 算 结 果 与 模 型 试 验 进 行 了 比较 ； 后 对 钢 衬 与 混凝 土 之 间 边 界 连 接 方 式 以及 径 向 缝 隙 然 值进 行 比较 分 析 。结 果 表 明 ， 算 结 果 与 试 验 结 果 较 为 一 致 ； 衬 与 混 凝 土之 间的 连 接 方 式 对 结 构 的 受 力 和 裂 缝 计 钢
式， 由于外包钢筋混凝 土配有受 力钢 筋 ， 可以分 担部分 内水 压力 ， 从而降低了对钢材强度 的要求 ， 减小钢 岔管壁厚 ， 加强
构件 厚 度也 可以 减小 甚 至 取 消 ， 而 可 以 缓解 钢 岔 管 的 材 料 、 从
贵州省水 利水 电设 计院共 同决定 采用钢 衬钢筋 混凝土 岔管
结构型式之后 ， 曾做过 １ ４的仿真结 构模 型试验 ， 型结构 ： 模
及 测 点 布 置见 图 １ 。
制安工艺方面的困难 ， 同时降低造价。根据 国外经验 ， 这种结
构 可 以 取 消水 压试 验 和 防 止 岔管 破 裂 ， 更 高 的 安全 胜。 具有 钢 衬 钢 筋 混 凝 土 岔 管 涉 及 到 几 种 不 同 的材 料 和 不 同 的 力 学 特 性 ， 工 作 机 理 尚未 得 到 应 有 的认 识 ， 其 目前 还 没 有 可 用 的 解 析方 法 。 国 内 外 主 要 参 照 钢 衬 钢 筋 混 凝 土 管 道 的 设
文章 编 号 ：０ １ ２５ ２ １ ） １ ０ ３ ４ １０ — ３ （０ １ ０ － ３ － ９ ０ ０
１ 工 程 概 况
近 ３ 来， ０年 随着 高水 头 、 容 量 抽 水 蓄 能 电站 和 常 规 引 大 水式 电站 的 兴 建 ， 岔 管 被 越 来 越 多 地 采 用 。过 去 ， 于计 分 由 算 手 段 的限 制 ， 论 钢 岔 管 布 置 在 地 面 还 是 埋 置 于 岩 石 或 混 无
大七孔水 电站是贵州省黔南 州地方 的骨干 电站工程 ， 设 计装 机容量 ３×１ ６ＭＷ， 其压力 钢管布置方式为 １ ３机 ， 管 采
用 埋 藏 式 压 力 钢 管 后 接 明 管 ， 端 设 ２个 分 岔 管 ， 次 研 究 末 此
凝土 当中， 钢岔管一般 均按 明钢 岔管进行设 计 ， 导致 钢岔管 管壁和加强构件厚度过大 ， 或需要采用高 强度钢材 。发展 中
ｄｉ１． ９９ ｊｉ ｎ １０ —２ ５ ２ １． １０ ９ ｏ：０３ ６ ／．ｓ ．０ １９ ３ ．０ ｏ． ０ ｓ １
２１ ０ １年第 １ ・ Ｅ Ｒ ＩＥ 期 Ｐ Ａ ＬＲＶ Ｒ 人 民 珠 江
钢 衬钢 筋 混凝 土 岔管三 维非 线性 数值 分析
汪艳 青 伍鹤 皋 苏凯 ， ，
收 稿 日期 ：００ １－４ ２ １—１ ０
作者简介 ： 汪艳青 ， ， 女 河南许昌人 ， 从事水利水 电工程金属结构设计工作 。
宽度 有一 定影响 ； 向缝 隙值 的大小对岔管结构的受力以及混凝土的损 伤开裂及裂缝 宽度 的影响 最为 明显 。 径
关键 词 ： 衬钢 筋 混凝 土岔 管 ； 伤 分析 ； 触 ； 隙值 ； Ｂ Ｑ Ｓ 钢 损 接 缝 Ａ Ａ Ｕ 中 图分 类 号 ：Ｕ ７ Ｔ ３５
０ 引 言
文 献 标 识 码 ： Ｂ