橋梁預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)局部有限元分析的ANSYS二次開發(fā)

1、華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文橋梁預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)局部有限元分析的ANSYS二次開發(fā)姓名:劉艷萍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):工程力學(xué)指導(dǎo)教師:王乘20050506摘要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高 局部復(fù)雜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況不能通過(guò)目前廣泛采用的等效梁模型計(jì)算方法得到 為橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算提供更準(zhǔn)確的指導(dǎo)主要有預(yù)應(yīng)力鋼筋模型的建立以及預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算 圍繞這些問(wèn)題 使用耦合位移邊界條件處理鋼筋混凝土粘結(jié)計(jì)算得到鋼筋有 效張拉應(yīng)力本文基于ANSYS的二次開發(fā)工具 包括前處理前處理包括建立鋼筋混凝土材料庫(kù) 中間計(jì)算包括預(yù)應(yīng)力損失和等效邊界條件的計(jì)算通過(guò)實(shí)例 預(yù)應(yīng)力鋼筋混

2、凝土 AbstractWith the rapid progress of our countrys economy and peoples living standard, the technology of bridge engineering has taken significant development and got a brand new situation. But, the equivalent beam model is not available the stress of the complicated structures in partial. Therefore

3、, the three-dimensional model is put forward in which the pres-stress steel can be modeled. The more effective advice can be brought forward for the reinforced concrete structures design and calculate.Many problems should be taken into consideration during the solution of bridge structures, includin

4、g create steel model, calculate pre-stress loss, disposal of the bond between concrete and steel bar, equivalent loads and crack. In order to solve the above problems, the concrete structures and steel bars in FEA model are created separately; the parameters of steel shape are gained by the location

5、 of nodes and the radius of flexure curvature; the couple boundary conditions are used to simulate the bond of concrete and steel bar; the boundary load is calculated using statistic equivalent principle and the effective stress of steel bar is obtained by loss formula which is also simulated by tem

6、perature load.So, a module for local stress analysis of pre-stressed reinforcement concrete in bridge structures has been developed. Using the user-programming toolkits of ANSYS, Access, Visual C+ and Visual Fortran, It can be classified into three parts: preprocessing, calculating and post processi

7、ng. In the preprocessing part the pre-stressed reinforcement concrete model is parametrically constructed, and the corresponding material base and the bond between concrete and steel bar are also developed. With the module both the pre-stress loss and the boundary load can be automatically calculate

8、d and the results are analyzed by the processor of ANSYS.Finally, it is shown from the example result, that the method is efficient.Keywords: pre-stress reinforced concrete, ANSYS secondary development, VC+獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果本論文不包含任何其他個(gè)人或 集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果 本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)劉艷

9、萍日期使用學(xué)位論文的規(guī)定 允許論文被查閱和借閱 可以采用影印 王乘日期2005 年5 月6 日1 緒論1.1 課題研究背景經(jīng)濟(jì)要發(fā)展近20多年來(lái) 千里江面上的座座跨江大橋以及特大跨度與深水基礎(chǔ)的海灣 海峽天塹變通達(dá) 而且為提高人民群眾的生活 隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)生活方面將發(fā)揮更大作用 如何確保其安全使用并更大程度的發(fā)揮材料的極限 這些問(wèn)題擺在了我們面前運(yùn)用最為廣泛的為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 另外 1.2 國(guó)內(nèi)外研究近況1.2.1 國(guó)內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)分析計(jì)算發(fā)展近況橋梁鋼筋混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)往往采用基于大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)公式 也缺乏系統(tǒng)的理論性 ÖùºÍǽ

10、;°åµÈ ²»ÄܽÒʾ½á¹¹ÄÚÁ¦ºÍ±äÐÎÖØ·Ö²¼µÄ¹ý³Ì3ʹÇÅÁº½á¹¹·

11、14;ÎöµÃÒÔÏò³ÌÐò»¯·½Ïò·¢Õ¹ÇÅÁº½á¹¹·ÖÎö½øÈë³ÌÐò»¯¼ÆËãÒ

12、12;À´´Ó¾²Á¦¼ÆËãµ½¶¯Á¦¼ÆËã½ü20年來(lái)目前國(guó)內(nèi)外較完善的方法通常按照下列三個(gè)層次進(jìn)行計(jì)算7 ÁºËüÄÜ ´ú±íÈ«ÇŵÄÖ÷Òª&

13、#189;á¹¹ÐÐΪµÚ2層 次指在主要構(gòu)件范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)分析 考慮梁段應(yīng)力和橋面作用效應(yīng) 如斜拉橋的索梁錨固構(gòu)造計(jì)算在上述的第1層次以及第2層次中 但對(duì)于T 形梁箱形梁的縱向剪切效應(yīng) 此種計(jì)算方法忽略了鋼筋對(duì)截面剛度的影響 可使用通用有限元軟件對(duì)其進(jìn)行三維有限元分析一方面工作量很大 可應(yīng)用通用有限元軟件對(duì)局部復(fù)雜區(qū)域建立空間三維模型 即上述第三層次的計(jì)算即局部應(yīng)力分析1 ÁíÍâ¸Ö½îµÄÔ

14、¤Ó¦Á¦Ëðʧ¼ÆËã½ÏΪ¸´ÔÓ3¼ÆËã»ú¼¼ÊõµÄÍƹãºÍ½á¹¹·ÖÎöÓÐÏ

15、;ÞÔª·¨µÄÓ¦ÓÃÓÉÃÀ¹ú¼ÓÖÝ´óѧ²®¿ËÀû·ÖУµÄK.J.Bathe.E.L.Wilson和F.E.Peterson于1970年首先推出結(jié)構(gòu)分析通用程序系統(tǒng)SAPÍÁ½

16、68; µÈÁìÓòµÃµ½¹ã·ºµÄÓ¦Óà ¸Ã³ÌÐòϵͳ¾-ÀúÁ˶à´Î¸Ä°æ ¿ÉÓÃÓÚ

17、;·ÖÎöÁº¿Ç ¾²Á¦ÏìÓ¦ ²¢ÄÜÍê³É¼¸ºÎ ÈçADINA程序FEM可用宏語(yǔ)言描述結(jié)構(gòu)世界有限元界著名的ANSYS 公司所研制開發(fā)的ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)電磁ANSYS軟件就率先在有限元分析中引入了圖形技術(shù)以及交互式操作方式ANSYS又充分預(yù)計(jì)了PC機(jī)的發(fā)展強(qiáng)大的處理器用戶界面設(shè)

18、計(jì)語(yǔ) 言 準(zhǔn)確的完成橋梁結(jié)構(gòu)受力分析由中交公路規(guī)劃 設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)展開橋梁結(jié)構(gòu)分析程序化的研究工作 同濟(jì)大學(xué)組織完成的BCAD系統(tǒng)中結(jié)合前后處理組成的橋梁專用綜合程序 同濟(jì)大學(xué)肖汝城教授主持開發(fā)了“橋梁結(jié)構(gòu)線性BAP和“彎坡斜橋分析系統(tǒng)” ¸ÃϵͳÍƳöÁËWindows版本 運(yùn)行于Windows平臺(tái) 為橋梁結(jié)構(gòu)分析的程序化做出了貢獻(xiàn)46 ÇÅÁº×¨ÓóÌÐ&#

19、242;½ôÃܽáºÏÇÅÁºÉè¼Æ·ÖÎöÐèÒª »îÔØЧӦµÄ·ÖÎö ÒÔ̽Ã÷½á¹¹µ

20、ÄÎȶ¨ÐÔ¼°¶¯Á¦ÐÔÄÜ ¸´ÔӵķÖÎöÇÅÁº×¨ÓóÌÐòʹÓ÷½±ã 1.3 本文主要工作如1.2節(jié)所

21、述但 是其針對(duì)性不強(qiáng)但其計(jì)算能力較差 開發(fā)出一個(gè)專用于計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土的程序并可 進(jìn)行鋼筋的預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算 1.3.1 橋梁結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土有限元計(jì)算ANSYS有限元軟件提供的SOLID65單元通過(guò)定義其特有的Concrete element data可模擬混凝土單元的壓碎開裂等特征即單獨(dú)建立混凝土模型以及鋼筋模型橋梁結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力鋼 筋線數(shù)目多逐一對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)算 采用一個(gè)系統(tǒng)的定義模式 可以極大的提高工作人員的效率其位置不同 使得手工計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失成了分析人員工作量最大 在ANSYS程序內(nèi)部完成預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算為分析提供了很大的方便 鋼筋混凝土之間的聯(lián)結(jié)力與其相對(duì)位移之間的關(guān)系復(fù)雜

22、所以采用耦合的邊界條件模擬其聯(lián)結(jié) 所以只能通過(guò)程序查找相匹配的混凝土節(jié)點(diǎn)進(jìn)行耦合工程 計(jì)算中因?yàn)锳NSYS核心程序都是由FORTRAN完成的多不足Visual C+6.0是應(yīng)用最為廣泛的一種 在編程能力和方便性方面都有很高的水平 使用它可以充分利用具有面向?qū)ο筇匦缘腃+來(lái)開發(fā)專業(yè)級(jí)的應(yīng)用程序5 Ìṩ¸øÓû§UIDLÉæ¼°µÄ·ÖÎö²¿·Ö

23、1;ÙһЩUPFs是三者之間的最強(qiáng)者復(fù)雜數(shù)據(jù)庫(kù)交互 26UIDLÓû§ÀûÓÃUIDL可直接在系統(tǒng)菜單中添加用戶的工作菜單 由類似于FORTRAN 77的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言部分和1000多條ANSYS 命令組成函數(shù)循環(huán)與分支甚至可以按照命令建立自己的模型給變量賦值以及調(diào)用另一個(gè)宏可以讓用戶輕松自動(dòng)化工作(循環(huán)是一種高效的參數(shù)化建模手段可直接利用文本編輯器進(jìn)行命令流的編寫常用的有以下一些 1 有限元模型 3ANSYS運(yùn)行中執(zhí)行的命令集4用戶利用它們從開發(fā)程序源代碼的級(jí)

24、別上擴(kuò)充ANSYS的功能通過(guò)把用戶應(yīng)用程序作為接口程序的子程序或函數(shù) 并調(diào)用其內(nèi)部子程序允許用戶創(chuàng)建ANSYS可以利用的共享庫(kù) 34執(zhí)行用戶命令 并將用戶定制好的宏文件封裝起來(lái) 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)鋼筋混凝土局部有限元分析軟件的指導(dǎo)思想是研制一個(gè)簡(jiǎn)單交 互式的設(shè)計(jì)計(jì)算軟件 讓設(shè)計(jì)者能夠通過(guò)建模得到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布情 況結(jié)構(gòu)流程 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)一是橋梁結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的ANSYS 有限元計(jì)算 通過(guò)定義其損失類型以及損失計(jì)算公式 定義鋼筋混凝土材料參數(shù) 在此基礎(chǔ)上完成VC的二次編程使用UPFs接口將VC程序連接到ANSYS程序中以及編制用戶宏文件等 2前處理數(shù)據(jù)輸入與保存 4鋼筋

25、混凝土節(jié)點(diǎn)粘結(jié)處理 7基礎(chǔ)上 將程序劃分為前處理 各模塊關(guān)系如圖2-1所示2.2.1 前處理在ANSYS有限元軟件中包括混凝土模型以及鋼筋模型鋼筋模型涉及到的數(shù)據(jù)量 大鋼筋線采用導(dǎo)線法定義線型控制參數(shù) 需定義鋼筋以及混凝土的材料屬性規(guī)范定義則由用戶輸入裂縫控制參數(shù) 同時(shí)把輸入的數(shù)據(jù)以及計(jì)算得到的關(guān)鍵數(shù)據(jù)保存在程序外數(shù)據(jù)庫(kù)文件中前處理操作過(guò)程中 2.2.2 計(jì)算計(jì)算模塊分為預(yù)應(yīng)力計(jì)算以及邊界條件等效計(jì)算等 圖2-2 中間計(jì)算模塊流程圖預(yù)應(yīng)力計(jì)算的基本理論和方法等參見第三章是把梁?jiǎn)卧敵龅妮S力 可用材料力學(xué)的處理方法 也可等效為截面的應(yīng)力值 用戶可根據(jù)需要對(duì)混凝土模型進(jìn)行相應(yīng)的處理24 2.2.3

26、 后處理后處理采用ANSYS的后處理分析器以及混凝土構(gòu)件的裂縫顯示等 3 混凝土結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算3.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算前處理過(guò)程3.1.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元模型在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中基于這 一點(diǎn)分離式 分離式模型把混凝土和鋼筋作為不同的單元來(lái)處理 通?？珊雎云錂M向抗剪作用 如此處理 在分離式模型中鋼筋和混凝土之間可以插入聯(lián)結(jié)單元來(lái)模擬鋼筋和混凝土之問(wèn)的粘結(jié)和滑移 沒(méi)有相對(duì)滑移 當(dāng)鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)理想 在組合式模型中 并對(duì)截面的應(yīng)變做出某些假定 并把單元視為連續(xù)均勻材料11 ½á¹û±íÃ÷ 

27、2;ÚÐèÒª¿¼ÂǸֽîºÍ»ìÄýÍÁÖ®¼äµÄÕ³½áʱ ·ÖÀëʽģÐÍÊÇ×îÊÊ

28、86;쵀 ÐèÒª¸ø¶¨²ÄÁϵIJÄÁÏÊôÐÔ ÔÚ¼ÓÈëÔ¤Ó¦Á¦¸Ö½îºó 表3-1 混凝土彈性模量及其設(shè)計(jì)強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 ¿É

29、²ÉÓÃ1/6 ½¨ÒéÓû§¸ù¾Ý±í3-1定義材料屬性把混凝土當(dāng)成了一種線彈性的材料ANSYS程序中允許用戶自定義混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線需要輸入的材料屬性包括彈性模量標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度可參照規(guī)范給出的數(shù)值MPaIV級(jí)鋼筋冷拉III級(jí)鋼筋 冷拉5號(hào)鋼筋V級(jí)鋼筋 3.2 空間預(yù)應(yīng)力鋼筋描述及建模在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中另外 當(dāng)折線的分段數(shù)足夠多時(shí)描述平面曲線時(shí)一般采用導(dǎo)線法復(fù)雜程度大大增加 與導(dǎo)線法相似 在定義導(dǎo)線點(diǎn)時(shí) 需要注意的一

30、點(diǎn)是 記錄的導(dǎo)線點(diǎn)的數(shù)據(jù)格式為 其中XR 為該點(diǎn)的曲率半 徑1 1Êý¾Ý·Ö±ðΪ1111(,0X Y Z 0 2 圖3-2曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋分析圖圖3-2中的粗實(shí)線為曲線鋼筋線P2 P5的相應(yīng)數(shù)據(jù) 圖3-3 墩頂箱梁懸壁施工腹板預(yù)應(yīng)力鋼束 在Z0Y平面內(nèi)圖中R1=800cm 00 1281.7 3 4 5 其中節(jié)點(diǎn)2的計(jì)算如下 圖3-4 節(jié)點(diǎn)2坐標(biāo)值的計(jì)算751020.5475.9x = 3-2 ÔÚANSYS程序中創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的直線段如果大于0ʹ

31、1;ò¼¶ûÔËËã 3.3 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中引起預(yù)應(yīng)力損失的原因很多 3.3.1 預(yù)應(yīng)力鋼索與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失1Òò´ËÀ뿪ÕÅÀ-¶ËºóÔ¤Ó¦Á¦¸ÖË÷µÄÔ¤Ó

32、¦Á¦Öð½¥¼õСĦ²ÁËðʧÓÉÁ½²¿·Ö×é³É½Ó´¥²ÄÁÏÖ®¼äµÄÄ¥×èÏ

33、µÊý¼°¹ÜµÀÊ©¹¤ÖÊÁ¿擦損失其計(jì)算公式為 3-3 按表3-3取值按表3-3取值m ¹âÃæ¸Ö½î螺紋鋼筋 預(yù)埋鐵皮管 0.003 0.35 0.40 鋼管抽芯成型 0 0.55 0.60 橡膠管抽芯成型 0.0015 0.55 0.60預(yù)埋波紋管0.00150.15 µçÈȺ

34、3;ÕÅ·¨²»¼ÆĦ²ÁÒýÆðµÄËðʧ2½ø¶ø¼ÆËã³öÔ¤Ó¦Á¦Ëðʧ1s 1 ÈôÏßÐÔ

35、8;òµ¥ ¸ù¾Ý¸ø¶¨µÄÀëÉ¢¶ÎÊýy (,x LX Lnum rate = 3-5 (,z LZ Lnum rate = LX ÓÃÀ´»ñµÃ½Úµã×ø±ê2´¦µÄ

36、12;¤Ó¦Á¦¸ÖË÷ÀۼƳ¤¶È(1s L 與累計(jì)空間包角(1s為0取鋼索中三個(gè)離散點(diǎn)并且已知i 點(diǎn)的累計(jì)長(zhǎng)度為(i s L 求j 點(diǎn)的累計(jì)長(zhǎng)度(j s L 以及累計(jì)空間包角(j s 求j 點(diǎn)的累計(jì)長(zhǎng)度(j s L 首先j 和k 三點(diǎn)的x 分別表示為則 3-7(L j 求j 點(diǎn)的累計(jì)空間包角(j s 取(1i 點(diǎn)12i i ii x x x +=12i i ii z z z += 2i jij x x x +=2i j

37、ij z z z += 2j kjk x x x +=2j kjk z z z += ij ij ii m y y = jk jk ijm y y =3-10 cos A = 3-12 3-13 鋼筋左端第2點(diǎn)的(2s L 和(2s 以及末端點(diǎn)n 的(n s L 和(n s3 在計(jì)算第2點(diǎn)時(shí)ii iy y=314 的計(jì)算流程可得到(2L 和(2 在計(jì)算末端點(diǎn)n 時(shí)3-10 jk k z z = 351,2,i n=L (i n i s s s =3-17 扣除預(yù)應(yīng)力損失1s 后應(yīng)力曲線的計(jì)算進(jìn)而得到扣除1s 后的有效預(yù)應(yīng)力曲線'SS 和'EE 分別為假定在左顯然 '&#

38、39;S E = ©C 下面給出C 點(diǎn)位置以及預(yù)應(yīng)力值的計(jì)算 圖3-5 扣除損失1s 后的有效預(yù)應(yīng)力曲線a計(jì)算點(diǎn)1i 與i 處兩條應(yīng)力曲線之間的差值分別為3-181112h l L h h =+ 3-20 (11(/i i C s s l L = 點(diǎn)C 點(diǎn)坐標(biāo)為3-223-23進(jìn)而可計(jì)算從右端開始累計(jì)得C 點(diǎn)累計(jì)長(zhǎng)度與累計(jì)空間包角C 點(diǎn)預(yù)應(yīng)力損失1s 的應(yīng)力比例可由式 也可直接內(nèi)插得出3-253.2.2 考慮反摩阻的錨具變形 基本公式此項(xiàng)應(yīng)力損失與錨具的形式及拼裝塊件接縫的涂料有關(guān)3-26可按表3-4定義表3-4 一個(gè)錨具變形接縫類型變形形式變形值l 螺帽縫隙每塊后加墊板的縫隙縫隙壓

39、密1 1 鋼絲束的墩頭錨具 錨具變形1 環(huán)銷式錨具 叉型墊板壓密及錨具變形2 鋼制錐形錨具鋼筋回縮及錨具變形6JM12錨具2假定此項(xiàng)損失在預(yù)應(yīng)力鋼索全長(zhǎng)范圍內(nèi)都相等應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力鋼索與管道壁之間的反摩阻作用 則可以求出預(yù)應(yīng)力鋼索回縮的影響長(zhǎng)度 扣除反向摩阻力E 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的預(yù)應(yīng)力鋼索上點(diǎn)的曲線距離點(diǎn)E 處損失2s 為0·´Ä¦×èÁ¦ÏàµÈ ¸ù¾Ý±äÐÎÐ-µ÷

40、04;õ¼þ21(ffs l l Yl dl l dl E = 3-28 ¿ÉÓÃÊÔË㷨ȷ¶¨Ó°Ï쳤¶Èfl T 的預(yù)應(yīng)力損失大小為3-29E 點(diǎn)的有效預(yù)應(yīng)力 2(2y E E = ¸÷¶¨Î»µã¿Û³ýÔ

41、;¤Ó¦Á¦Ëðʧ1s 后的有效預(yù)應(yīng)力回縮終點(diǎn)的計(jì)算 上式實(shí)際計(jì)算時(shí)步驟如下13-31 計(jì)算下一個(gè)小區(qū)域的面積3-32 由于10l =''11(1(1(i i i i i ii i S l l =+ 4 得到回縮終點(diǎn)在點(diǎn)1j 和j 之間 ÁîÆäΪk 點(diǎn)3-343-353-36 3.3.3 鋼索松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失 預(yù)應(yīng)力鋼索在持久不變的載荷作用下應(yīng)力也相應(yīng)降低計(jì)算公式如下3-38得到鋼筋的有效控制應(yīng)力為 超張拉125k s

42、s s = ¼ÓÈë¸Ö½îÄ£ÐÍÖÐ3-40 Ϊ¸Ö½îÏßÅòÕÍϵÊýÐèҪת»»³ÉÓÐÏÞԪģ&

43、#208;ÍÖжÔÓ¦µ¥ÔªµÄ¿ØÖÆÓ¦Á¦²¢½«Õâ ЩÊý¾Ý±£´æÔÚÊý×éÖÐ2 µÃµ

44、9;i µãµÄÓÐЧ¿ØÖÆÓ¦Á¦i 3的過(guò)程 2j ik += 5將有效控制應(yīng)力轉(zhuǎn)換為溫度載荷 通過(guò)傳遞使二者之間的應(yīng)力及變形協(xié)調(diào)鋼筋與混凝土的粘結(jié)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元法分析有著密切的關(guān)系 根據(jù)大量的試驗(yàn)結(jié)果與粘結(jié)機(jī)理的分析 鋼筋外形特征橫向配筋情況以及混凝土澆注情況有關(guān)有大量學(xué)者根據(jù)試件的試驗(yàn)數(shù)據(jù) Bertero的拉伸試件在重復(fù)荷載下獲得的粘結(jié)力分布和端部滑移結(jié)果26293=××+×100105

45、8.5108.5310S S S S以cm計(jì)Houde和Mirza根據(jù)62根拉伸試件的試驗(yàn)結(jié)果提出12 'f為混凝土抗壓強(qiáng)度以Kgf/cm2計(jì)c清華大學(xué)滕智明等根據(jù)92個(gè)短埋拔出式試件和12個(gè)軸拉混凝土試件給出了局部粘著力與滑移關(guān)系公式23 Ϊ¾Ö²¿Õ³½áÓ¦Á¦mm(F xΪճ½á¸Õ¶È·Ö²¼&

46、#186;¯Êý xΪ×î½Ó½üµÄºáÏòÁÑ·ìµÄ¾àÀë則采用L=300mm²¢·´Ó³ÁËÑØL³¤¶ÈÕ³½á¸Õ

47、¶ÈµÄ±ä»¯Çé¿ö 在ANSYS程序中滑移的關(guān)系可自定義其非線性的剛度因此在模擬聯(lián)結(jié)時(shí)定義 COMBIN39的剛度可根據(jù)粘結(jié)滑移曲線計(jì)算 在工程實(shí)際中因此本文 將鋼筋和混凝土之間的聯(lián)結(jié)視為理想聯(lián)結(jié) 在混凝土節(jié)點(diǎn)和鋼筋節(jié)點(diǎn)之間建立耦合位移的邊界條件 模型復(fù)雜因 此使用ANSYS內(nèi)部函數(shù)nnear查找距離鋼筋節(jié)點(diǎn)最近的混凝土節(jié)點(diǎn) 避免混凝土節(jié)點(diǎn)重復(fù)耦合 對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化刷選 這種由于耦合所產(chǎn)生的誤差可忽略不計(jì)混凝土節(jié)點(diǎn)與鋼筋節(jié)點(diǎn)數(shù)目多 用戶直接選定需要耦合的鋼筋線子集合 3.

48、6 鋼筋混凝土裂縫計(jì)算 混凝土結(jié)構(gòu)是帶裂縫工作的ÁÑ·ìµÄ·¢ÉúÈçΣ¼°½á¹¹µÄ°²È«Ê± »òÀ-Ó¦±ä²»³¬¹ý»ìÄý

49、5;ÁµÄ¼«ÏÞÀ-ÉìÖµ 2ѹËéµÄ²ÄÁÏÄ£ÐÍmatnum可以定義W failure criterionÒ»°ãÀ´ËµSOLID65采 用的是William-Warnke五參數(shù)強(qiáng)度模型ShrCf-Op 張開裂縫的剪切傳遞系數(shù)ShrCf-Cl

50、閉合裂縫的剪切傳遞系數(shù)UnTensSt 抗拉強(qiáng)度UnCompSt 單軸抗壓強(qiáng)度BiCompSt 雙軸抗壓強(qiáng)度HydroPrs 靜水壓力BiCompSt 在上述靜水壓力下的單軸抗壓強(qiáng)度UnTensSt 在上述靜水壓力下的雙軸抗壓強(qiáng)度TenCrFac 材料拉裂后的應(yīng)力釋放因子如果不考慮高靜水壓力的情況一般可設(shè)置偏大一些 裂縫的顯示可通過(guò)ANSYS自帶的后處理分析器查看在后處理中可以使用PLCRACK命令對(duì)裂縫進(jìn)行輸出GUI element centroid:單元質(zhì)心默認(rèn)值方式2紅色的圓輪廓標(biāo)識(shí)all crack: 三種顏色的圓輪廓標(biāo)識(shí)執(zhí)行該命令后但最終裂紋是閉合的 第二次裂化則顯示一個(gè)綠色的圓圈如

51、果 單元內(nèi)任意積分點(diǎn)出現(xiàn)破碎即八面體符號(hào) 如果某個(gè) 單元超過(guò)一個(gè)積分點(diǎn)裂化Power Graphics 命令不支持該命令的部分內(nèi)容 計(jì)算的收斂條件較為苛刻所以 3.7 邊界條件計(jì)算建立鋼筋混凝土有限元模型后將平面整體分析獲得的梁?jiǎn)卧妮S力 施加的方法如下 1得到av N 以及avQ 的加載命令F2¸ù¾Ý²ÄÁÏÁ¦Ñ§ÖÐƽÃæ´¿ÍäÇúÁ&

52、#186;ºá½ØÃæÕýÓ¦Á¦µÄ¼ÆË㹫ʽI為Ϊºá½ØÃæÉÏÕýÓ¦Á¦z截面慣性矩根據(jù)式3-47 ʹÓÃ*Get命令得到截面的中心軸位置以及截面慣性矩 3.8

53、 ANSYS子集合操作根據(jù)ANSYS提供的Comp操作本文程序并提供用戶界面用以選取不同的集合例 如定義耦合在對(duì) 鋼筋模型劃分網(wǎng)格時(shí)在 ANSYS中也會(huì)定義該鋼筋集合的網(wǎng)格單元屬性以及鋼筋預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算方法本章從模型的選擇開始即分離式 的特點(diǎn) 之后本章詳細(xì)討論了預(yù)應(yīng)力鋼筋的損失計(jì)算以及有限元計(jì)算結(jié)合工程實(shí)際 反摩阻的錨具變形其中預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算流程如圖3-8所示得到各點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力損失值 見圖3-9 數(shù)值計(jì)算流程圖圖3-91s最后將離散段的張拉應(yīng)力等效到有限元的模型中去 據(jù)工程計(jì)算的要求介紹了等效邊界載 荷的計(jì)算及其在模型中施加的問(wèn)題都是通過(guò)ANSYS自帶的APDL語(yǔ)言完成的4 基于ANSYS的

54、Visual C APDL宏文件包括數(shù)值計(jì)算以及ANSYS命令封裝同時(shí)包括用戶界面后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作部分 能適應(yīng)各種風(fēng)格的編程需求 輸入數(shù)據(jù)的操作能力也很差因此通過(guò)比較分析 編寫的用戶界面可對(duì)用戶操作能夠加入Access 數(shù)據(jù)庫(kù)刪除等處理分析4.2 Visual C²¢³ÉΪANSYS的子程序因此要使ANSYS能調(diào)用Visual C+的子程序得到一個(gè)帶有Fotran外殼的鏈接庫(kù)文件 將其資源庫(kù)文件編譯到鏈接庫(kù)文件中最后編譯得到用戶子程序ansys.exe文件4.3 Visual CÐèÒª

55、05;¨¹ýÃüÁîʵÏÖÕâÒ»¹ý³ÌµÚÒ»ÖÖÀàÐ͵ڶþÖÖÀàÐÍÌí¼Óµ½ANSYS程序中去具體實(shí)現(xiàn)的過(guò)程為1程序內(nèi)部將其賦值給

56、一個(gè)變量2命令在用戶工作目錄中創(chuàng)建一個(gè).mac文件 Èç¹ûÉæ¼°µ½Êý¾Ý¿âµÄ²Ù×÷Æä´¦Àí·½·¨ÓëµÚÒ»ÖÖÀàÐÍÀ

57、4;ËÆint Nd;char StrOfDisNum10;m_DisNum.GetWindowText(StrOfDisNum,10;Nd=int(atof(StrOfDisNum; /讀取用戶輸入數(shù)據(jù) 4.4 程序數(shù)據(jù)庫(kù)模塊運(yùn)行過(guò)程中 利用ADO C+接口程序在后臺(tái)建立局部分析數(shù)據(jù)庫(kù) 預(yù)應(yīng)力鋼筋形狀數(shù)據(jù)表以及預(yù)應(yīng)力鋼筋信息表等 預(yù)應(yīng)力損失表定義不同預(yù)應(yīng)力損失類型的損失參數(shù) 預(yù)應(yīng)力鋼筋信息表存儲(chǔ)鋼筋形狀編號(hào)預(yù)應(yīng)力損失類型編號(hào) 添加數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)中 以材料編號(hào)為索引 橫截面積 預(yù)應(yīng)力鋼筋形狀數(shù)據(jù)表以鋼筋編號(hào)為索引 線形編號(hào)鋼筋線的編號(hào) y該數(shù)據(jù)表詳細(xì)記錄了各鋼筋線的數(shù)據(jù)信息用

58、戶通過(guò)類操作定義界面CPartMain class´æ´¢Ó붨Òå *pDlgPartMainCPresMat class²¢Ìá½»µ½ANSYS的程序中*pDlgPPresMat CPresLoss class½«Ëðʧ²ÎÊý´æÈëÊý¾Ý¿â*pDlgPPresLoss CPLi