階譜塊體單元法及其在配筋砌塊墻體開裂模擬中的應用.pdf

1、階譜塊體單元法是在塊體單元法的基礎上提出的數(shù)值模擬方法,但比塊體單元法有更好的計算精度、數(shù)值穩(wěn)定性和計算效率。階譜塊體單元法中“塊體—結(jié)構(gòu)面—塊體”的單元分布構(gòu)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。階譜塊體單元法可以充分研究結(jié)構(gòu)面和塊體的力學特征,若應用到配筋砌塊墻體中,可以充分反映出砌塊和砂漿層的變形能力。鑒于此,本文應用階譜塊體單元法實現(xiàn)配筋砌塊墻體的數(shù)值模擬分析。本文將配筋砌塊墻體簡化為平面應力問題來

2、分析,在建立墻體的數(shù)值分析模型時,需要考慮墻體中鋼筋的作用效應和墻體與其他構(gòu)件連接處的模擬分析。對此,本文提出了考慮鋼筋作用的階譜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,耦合到墻體的整體剛度矩陣中,并用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(gòu)件連接處設置過渡元,應用有限單元和階譜塊體單元的耦合模型實現(xiàn)了連接處的模擬。根據(jù)已有的砌塊材料和砂漿材料的試驗分析,本文認為這兩

3、種材料在破壞時表現(xiàn)出明顯的脆性性質(zhì),因此應用基于損傷力學的本構(gòu)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?；贙.C.Voon對配筋砌塊墻體的試驗,應用墻體的開裂模擬程序?qū)λ脚浣罘植己蛿?shù)量均不同的的三塊墻體實現(xiàn)了從開始加載到構(gòu)件破壞的全過程模擬,并繪制出每步加載下的墻體裂縫圖。試驗開裂過程和模擬開裂過程的對比分析驗證了本文開裂模擬方法的