钢筋混凝土叠合梁变形与裂缝的数值模拟

论文摘要

由于混凝土叠合结构是在预制构件上再次现浇一层混凝土而形成的装配式结构,故其兼具预制结构施工方便、缩短工期和现浇结构整体性能、抗震性能好等的优点。叠合结构的上述优点决定了它在各国的工程建设上应用范围会不断地扩大,但是其两阶段浇注、两阶段受力的特点也使得叠合结构的受力性能与整浇结构会有所差别。叠合梁就是其中一种叠合构件。本论文首先综述了叠合结构近年来在国内外的发展、应用状况及国内外学者针对叠合梁进行的受力性能的研究成果,系统归纳了其受力性能。叠合梁虽同时具有预制梁及现浇梁的某些优点,但是在正常使用阶段其挠度变形和裂缝的发展与相应整浇梁相比较来说又有不利的一面。总结前人的研究成果我们可以发现,影响叠合梁受力性能及变形型态的因素主要有叠合参数：预制部分高度h1与整体高度h之αh、一阶段受力弯矩M1与预制构件极限弯矩值Mul之比αM、新旧混凝土强度、箍筋作用、剪跨比兄和纵向钢筋的销栓力作用等。其次,本文运用ANSYS模拟叠合梁和整浇梁的受力过程,较为形象地验证了叠合梁“纵筋应力超前”；预制部分箍筋“剪应力超前”；叠合部分“剪应力滞后”；叠合面“荷载预应力”等现象的存在。最后,本论文分别从叠合参数(αh、αM)、新旧混凝土强度等级等因素的变化模拟其对叠合梁裂缝发展变形及挠度值变化的影响规律,结合规范公式,提出了这些因素分别对叠合梁裂缝发展型态及挠度变化的利弊,为以后叠合梁理论的深入研究和工程设计提供了参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 插图清单
• 附表清单
• 第一章 绪论
• 1.1 混凝土叠合结构的基本概念及其应用与发展
• 1.1.1 混凝土叠合结构的基本概念
• 1.1.2 混凝土叠合结构国内外的应用与发展概述
• 1.2 凝土叠合构件的研究现状
• 1.2.1 叠合梁受力特点研究现状
• 1.2.2 凝土受弯构件裂缝在国内外的研究现状
• 1.2.3 混凝土受弯构件刚度与变形在国内外的研究现状
• 1.3 课题研究的目的及意义
• 1.4 课题研究的内容及方法
• 第二章 钢筋混凝土非线性有限元方法
• 2.1 钢筋混凝土非线性有限元方法简述
• 2.1.1 钢筋混凝土非线性分析的意义
• 2.1.2 钢筋混凝土非线性分析的主要方法
• 2.1.3 钢筋混凝土非线性有限元分析的发展简述
• 2.2 钢筋混凝土的破坏准则及本构关系
• 2.2.1 凝土的破坏准则
• 2.2.2 凝土的本构关系
• 2.3 钢筋混凝土的有限元模型
• 2.4 ANSYS中混凝土结构的有限元模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 混凝土叠合梁的有限元分析
• 3.1 基于ANSYS的混凝土叠合梁有限元模型的建立
• 3.1.1 叠合梁模型的设计
• 3.1.2 叠合梁模型材料的选择及模型参数设置
• 3.1.3 模型建立的设置问题
• 3.2 求解计算
• 3.2.1 求解控制
• 3.2.2 施加载荷
• 3.2.3 单元生死
• 3.3 提取结果并分析
• 3.3.1 通用后处理（General Postpro）
• 3.3.2 时间后处理（TimeHist Postpro）
• 3.4 本章小结
• 第四章 混凝土叠合梁的裂缝发展模拟分析
• 4.1 基于ANSYS有限元软件的混凝土裂缝模拟
• 4.1.1 混凝土开裂简介
• 4.1.2 ANSYS对于混凝土裂缝的模拟
• 4.2 叠合梁裂缝的开裂特点及变形机理分析
• 4.2.1 叠合梁裂缝的开裂特点
• 4.2.2 叠合梁裂缝发展机理
• 4.3 叠合梁裂缝影响因素的数值模拟分析
• h对叠合梁裂缝发展的影响'>4.3.1 叠合参数α_h对叠合梁裂缝发展的影响
• M对叠合梁裂缝发展的影响'>4.3.2 叠合参数α_M对叠合梁裂缝发展的影响
• 4.3.3 现浇层与预制层混凝土强度差对叠合梁裂缝发展的影响
• 4.3.4 叠合梁裂缝发展规律总结
• 4.4 本章小结
• 第五章 叠合梁挠度的数值模拟分析
• 5.1 受弯构件变形的研究现状
• 5.1.1 受弯构件刚度的定义及《规范》对一般梁的规定
• 5.1.2 《规范》对叠合式受弯构件刚度的规定
• 5.1.3 受弯构件的挠度计算
• 5.2 本文对叠合梁位移变形的有限元模拟与机理分析
• 5.2.1 叠合梁挠度的有限元模拟
• 5.2.2 叠合梁竖向位移变形较大的机理分析
• 5.3 本文对短期挠度的数值分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 主要参考文献
• 致谢
• 作者简介读研期间主要科研成果