基于塊體單元法的配筋砌塊墻體數(shù)值模擬研究.pdf

1、塊體單元法是基于非連續(xù)介質力學問題提出的數(shù)值模擬方法。由砌塊,砂漿,灌芯混凝土及鋼筋組成的配筋砌塊墻體在宏觀上表現(xiàn)為非連續(xù)介質。塊體單元法中“塊體-縫單元-塊體”的單元分布構型,和配筋砌塊墻體“砌塊-砂漿-砌塊”的組合方式在幾何上有著相似性；再者,塊體視為剛體,其強度大于變形體縫單元。塊體單元法中的這一點力學描述,與配筋砌塊墻體中砌塊的強度高于砂漿層的強度是吻合的。鑒于此,本文應用塊體單元法實現(xiàn)配筋砌塊墻體的數(shù)值模擬分析。 本文

2、將配筋砌塊墻體簡化為平面應力問題來分析,在建立墻體的數(shù)值分析模型時,需要考慮培體中鋼筋的作用效應和墻體與其他構件連接處的模擬分析。對此,本文提出了考慮鋼筋作用的塊體單元法計算模型,實現(xiàn)了在不增加整體剛度矩陣維數(shù)的情況下,將鋼筋的作用效應按剛度疊加的方式,記入墻體的整體剛度矩陣中,并以算例驗證了此模型計算程序的合理性和可行性。通過在墻體和構件連接處設置過渡層,應用有限單元和塊體單元的耦合模型實現(xiàn)了連接處的模擬。 根據(jù)已有的砌塊材料

3、和砂漿材料的試驗分析,本文認為這兩種材料在破壞時表現(xiàn)出明顯的脆性性質,因此應用基于損傷力學的本構模型來描述砌塊和砂漿的材料特性,并且提出了適用于本文的砂漿和砌塊的開裂準則。在此基礎之上,應用MATLAB語言編寫了配筋砌塊墻體的開裂模擬程序。 基于K.C.Voon對配筋砌塊墻體的試驗,本文應用墻體的開裂模擬程序對具有水平配筋和沒有水平配筋的兩塊墻體實現(xiàn)了從開始加載到構件破壞的全過程模擬,并繪制出每步加載下的墻體裂縫圖。試驗開裂過程