階譜塊體單元法及其在配筋砌塊墻體開裂模擬中的應(yīng)用.pdf

1、階譜塊體單元法是在塊體單元法的基礎(chǔ)上提出的數(shù)值模擬方法,但比塊體單元法有更好的計(jì)算精度、數(shù)值穩(wěn)定性和計(jì)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(xué)特征,若應(yīng)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(yīng)用階譜塊體單元法實(shí)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(yīng)力問題來

2、分析,在建立墻體的數(shù)值分析模型時(shí),需要考慮墻體中鋼筋的作用效應(yīng)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(jì)算模型,實(shí)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(yīng)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(yàn)證了此模型計(jì)算程序的合理性和可行性。通過在墻體和構(gòu)件連接處設(shè)置過渡元,應(yīng)用有限單元和階譜塊體單元的耦合模型實(shí)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(yàn)分析,本文認(rèn)為這兩

3、種材料在破壞時(shí)表現(xiàn)出明顯的脆性性質(zhì),因此應(yīng)用基于損傷力學(xué)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(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)之上,應(yīng)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(yàn),應(yīng)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(shí)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(yàn)開裂過程和模擬開裂過程的對比分析驗(yàn)證了本文開裂模擬方法的