鋼筋混凝土箱涵非線(xiàn)性有限元分析技術(shù)研究.pdf

1、鋼筋混凝土材料的應(yīng)力-應(yīng)變非線(xiàn)性以及混凝土開(kāi)裂是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要非線(xiàn)性反應(yīng)之一。本文以南水北調(diào)天津干線(xiàn)大型輸水鋼筋混凝土箱涵為工程背景，采用大型有限元軟件ANSYS及其中的SOLID65單元作為建模和計(jì)算的工具，在引入混凝土線(xiàn)彈性開(kāi)裂模型一種彈性類(lèi)本構(gòu)關(guān)系和多線(xiàn)性等向強(qiáng)化模型、Drucker-Prager模型兩種塑性類(lèi)本構(gòu)關(guān)系以及修正了的Willam-Warnke五參數(shù)破壞準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上對(duì)鋼筋混凝土箱涵進(jìn)行非線(xiàn)性有限元分析，同時(shí)引入鋼

2、筋混凝土彌散固定式正交裂縫模型對(duì)鋼筋混凝土箱涵進(jìn)行開(kāi)裂模擬研究，得到如下結(jié)論：(1)鋼筋混凝土箱涵隨著輸水壓力的不斷增加，管身混凝土處于多軸受拉以及主拉應(yīng)力較大的多軸拉-壓應(yīng)力狀態(tài)下，當(dāng)達(dá)到混凝土破壞面時(shí)相繼在管身兩邊孔底角內(nèi)倒角面、兩邊孔頂角內(nèi)倒角面、中孔底板底部和兩側(cè)墻外壁中部出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。裂縫首先出現(xiàn)在最薄弱截面垂直于σ1的方向上并逐漸展開(kāi)，在各開(kāi)裂區(qū)域出現(xiàn)一次開(kāi)裂后隨著應(yīng)變不斷增大該點(diǎn)大主應(yīng)力都處于下降狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)二次開(kāi)裂的情

3、況，屬于典型的拉斷破壞。 (2)鋼筋混凝土箱涵在正常工作狀態(tài)下管身處于雙軸或三軸受拉狀態(tài)，混凝土的受拉破壞以脆性為主，在裂縫出現(xiàn)之前應(yīng)力-應(yīng)變基本為線(xiàn)性關(guān)系，其對(duì)本構(gòu)關(guān)系的敏感性不強(qiáng)，因而不同鋼筋混凝土本構(gòu)模型的選用對(duì)開(kāi)裂區(qū)域和開(kāi)裂應(yīng)力水平的預(yù)測(cè)差別并不大。但線(xiàn)彈性開(kāi)裂模型由于受應(yīng)力重分布的影響從而在預(yù)測(cè)后繼開(kāi)裂區(qū)的過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生誤差；Drucker-Prager模型由于其理想彈塑性的特征，在進(jìn)入塑性區(qū)后應(yīng)力水平增長(zhǎng)較低，當(dāng)使