鋼筋混凝土特種結(jié)構(gòu)有限元配筋設(shè)計(jì)方法實(shí)用化研究.pdf

1、本文基于三維彈性有限元和二維非線性有限元相結(jié)合的有限元配筋設(shè)計(jì)思路，依據(jù)“結(jié)構(gòu)承載力配筋”、“裂縫控制配筋”和“優(yōu)化配筋”的綜合配筋設(shè)計(jì)原則，對(duì)有限元配筋方法的實(shí)用性進(jìn)行研究，重點(diǎn)解決了數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程中的若干關(guān)鍵問(wèn)題和配筋的優(yōu)化分析，開(kāi)發(fā)了配筋設(shè)計(jì)的可視化管理系統(tǒng)，并將該方法應(yīng)用到三個(gè)重大工程的配筋設(shè)計(jì)中。本文的主要研究工作包括： 1、通過(guò)對(duì)“彈性應(yīng)力等效原則”的分析，明確了三維彈性有限元和二維非線性有限元相結(jié)合的有限元配筋方法的

2、合理性，并對(duì)三維彈性有限元計(jì)算結(jié)果與二維有限元模型之間數(shù)據(jù)傳遞進(jìn)行研究，重點(diǎn)解決剪應(yīng)力計(jì)算、剪應(yīng)力差計(jì)算、節(jié)點(diǎn)剪力計(jì)算、邊界條件確定和荷載合理性評(píng)估等技術(shù)難題。 2、結(jié)合二維有限元分析的計(jì)算結(jié)果和多目標(biāo)規(guī)劃方法，給出配筋優(yōu)化計(jì)算的目標(biāo)函數(shù)、計(jì)算變量和約束條件。采用理想點(diǎn)法將多目標(biāo)規(guī)劃降冪為單目標(biāo)優(yōu)化，并運(yùn)用0.618法進(jìn)行迭代計(jì)算。 3、開(kāi)發(fā)鋼筋混凝土特種結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)可視化管理系統(tǒng)。系統(tǒng)包括：二維非線性有限元的前處理程序

3、、Ansys調(diào)用、二維非線性有限元計(jì)算程序調(diào)用、配筋優(yōu)化計(jì)算程序和AutoCAD二次開(kāi)發(fā)的后處理程序等內(nèi)容。 4、對(duì)龍灘導(dǎo)流隧洞進(jìn)水口結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)研究，計(jì)算進(jìn)水口結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、裂縫開(kāi)展寬度、鋼筋應(yīng)力分布等，明確原配筋方案總體上能夠滿足工程實(shí)際要求，同時(shí)指出：中墩結(jié)構(gòu)的前部和后部應(yīng)力值很小，鋼筋配置可相應(yīng)的減少，門(mén)槽附近是配筋設(shè)計(jì)的關(guān)鍵區(qū)域，此處采用型鋼代替鋼筋對(duì)裂縫的控制并不理想。并建議：焊接鋼筋結(jié)點(diǎn)，確保錨固的可靠性；采

4、取措施防止高壓水滲入裂縫以控制裂縫寬度；優(yōu)化裂縫開(kāi)展區(qū)鋼筋配置為3()32。 5、對(duì)蘇通大橋橋墩結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)研究，通過(guò)對(duì)彈性應(yīng)力分布、裂縫形態(tài)和鋼筋應(yīng)力的分析，可知：承臺(tái)底部鋼筋配置較多，而內(nèi)部鋼筋相對(duì)較少，裂縫寬度和鋼筋應(yīng)力在裂縫內(nèi)部達(dá)到最大值，建議減少底部配筋量而增加內(nèi)部配筋量，實(shí)現(xiàn)裂縫寬度控制的同時(shí)，確保裂縫總體分布形態(tài)不變。 6、對(duì)龍灘水電站5號(hào)壩段孔口結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)研究，重點(diǎn)分析高壓水、壩間橫縫灌漿和鋼筋