基于等效桁架模型的鋼筋混凝土結構數值分析.pdf

1、傳統(tǒng)有限元法對鋼筋混凝土結構進行數值分析時，需要構造插值型函數、復雜本構關系等，且混凝土通常是帶裂縫工作的，即使采用離散裂縫模式或分布裂縫模式也有缺陷，計算復雜，耗時長，且不易收斂。因此，國內外有學者提出了一種簡化的數值計算模型:等效桁架模型。該模型由離散的鉸接桿件按一定規(guī)律組合而成，鉸接桿件均為二力桿，只承受軸力，分析時無須采用復雜的多參數本構關系，只須單軸本構關系，并且可以模擬裂縫開展過程，從而簡化了計算模型。
　　在等效桁架

2、模型已有的研究基礎上，本文結合傳統(tǒng)的混凝土結構構件的有限元分析方法，主要研究工作有以下幾個方面:
　　首先，參照研究人員已提出的等效平面桁架模型，利用傳統(tǒng)有限元四節(jié)點單元與等效平面桁架模型單元在拉、壓、剪應力狀態(tài)下進行剛度等效，計算得出等效平面桁架模型中各桿件的剛度系數及單元大小的取值情況;然后，基于等效平面桁架模型對簡支梁、柱、剪力墻結構進行彈性分析，根據不同等效桁架模型單元劃分情況的解與材料力學解的對比，驗證了等效平面桁架模型

3、各桿件剛度系數取值的合理性同時給出了單元劃分的理想取值范圍。
　　其次，根據等效平面桁架模型的特點，結合鋼筋混凝土結構的特性，選取合適的材料本構關系、破壞和收斂準則、非線性方程組的解法，并采用位移增量法模擬得出荷載—位移曲線的下降段。利用MATLAB語言編寫了鋼筋混凝土結構非線性分析的計算程序，對鋼筋混凝土簡支梁、鋼筋混凝土橋墩進行非線性分析，將所得的荷載—位移曲線、構件裂縫開展位置及發(fā)展趨勢的結果與ANSYS模擬結果進行對比。理

4、論分析和計算結果表明，在滿足工程精度的條件下，等效桁架模型使得計算分析模型簡單化，用于鋼筋混凝土結構分析是可行的。
　　最后，考慮到24根桿的空間桁架模型不能較好的處理桿件開裂而引起的機動導致的結構剛度矩陣的奇異的問題，提出了28根桿空間桁架模型。參照等效平面桁架模型研究分析思路，通過剛度等效得到空間桁架各桿件的截面面積及適用條件。通過一個簡支梁的計算比較分析，得出更完善合理的桿件剛度的表達式，提高了分析的正確性和準確性;選取空間