摘要：研究目的:盾构隧道钢筋混凝土管片配筋计算中一般采用统一的结构等效刚度进行内力计算,由于忽略钢筋分布对结构刚度的影响,配筋结果多偏于保守。本文对隧道管片配筋优化技术展开研究,以期在确保隧道结构安全的情况下减少钢筋用量,达到节约成本的目的。研究结论:(1)利用有限元方法建立了可描述钢筋与混凝土共同作用的结构力学模型(即纤维梁单元),通过将管片截面划分成微小单元,对截面刚度进行积分,获得了衬砌结构精确的弯曲刚度值;(2)在基于同济曙光三维数值平台而开发的盾构隧道管片结构计算与配筋软件中嵌入纤维梁单元模型,从而在管片配筋校核计算时对不同项目进行验算,进而对钢筋分布进行调整,使管片中混凝土与钢筋材料受力协调一致,实现对配筋方案的优化;(3)选用某地铁盾构隧道作为算例,考虑管片在施工期和运营期不同的受力特征,在初步配筋基础上比选优化得到最优配筋方案,所得优化方案在符合受力机理以及满足设计要求的同时,很大程度上节省了钢筋用量;(4)本研究成果可为盾构隧道管片配筋设计的优化提供参考。

摘要：对ABAQUS纤维梁单元模型中钢筋的模拟方法进行对比,并对钢筋混凝土框架结构隐式和显式弹塑性时程分析结果进行比较。钢筋混凝土纤维梁单元中钢筋可以采用钢筋纤维法和组合单元法两种方法进行模拟,对这两种钢筋模拟方法进行了详细对比分析,并对隐式动力时程分析和显式动力时程分析结果进行了比较。结果表明,两种钢筋模拟方法可以得到相近的时程分析结果,编制的显式混凝土单轴动力本构是正确的。

摘要：纤维梁单元是建筑结构领域常用的非线性单元,广泛用于弹塑性动力及静力分析,其计算效能和计算精度有着举足轻重的影响。推导了几种纤维梁单元的计算原理并研究了具体实现方法,这些单元包括不考虑剪切变形的欧拉梁以及考虑剪切变形的铁木辛柯梁,其中铁木辛柯梁又可以按照结点数量和插值函数分为2,3,4结点单元。分别给出了各类单元的数值算例,并结合ABAQUS软件进行了分析对比,给出了纤维梁单元选择的一般性建议。

摘要：盾构隧道钢筋混凝土管片配筋计算中一般采用统一的结构等效刚度进行内力计算,忽略了钢筋分布对结构刚度的影响,配筋结果多偏于保守。本文对隧道管片配筋优化技术展开研究,利用有限元方法建立了可描述钢筋与混凝土共同作用的结构力学模型(即纤维梁单元),通过对截面刚度进行积分,获得衬砌结构精确的弯曲刚度值。此外,在基于同济曙光三维数值平台而开发的盾构隧道管片结构计算与配筋软件中嵌入纤维梁单元模型,在管片配筋校核计算时对不同项目进行验算,进而对钢筋分布进行调整,使管片中混凝土与钢筋材料受力协调一致,实现对配筋方案的优化。研究所得的优化方案在符合受力机理以及满足设计要求的同时,很大程度节省了盾构隧道的钢筋用量。

摘要：多高层办公建筑主要采用混凝土框剪结构,其在局部结构构件失效下的整体结构连续倒塌可能引发严重的经济损失和社会影响。该文针对常规结构布置的典型框剪结构开展了动力连续倒塌分析,总结其规律为结构毁伤下的连续倒塌快速评估提供依据。主要工作包括:按照不同抗震设防烈度、跨度、层数设计了18个典型结构布置的框剪结构,并采用纤维梁单元和分层壳单元建立了整体结构的数值模型库;采用非线性动力拆除构件法对整体结构开展了计算分析,获得结构系统在局部构件失效下的动力响应;对比分析不同结构的连续倒塌动力响应,研究不同参数对连续倒塌后果的影响。

摘要：为准确分析干燥条件及混合配筋条件下预应力混凝土T梁非均匀收缩徐变效应,掌握梁体变形、截面应力及截面应力重分布规律,提出了一种预应力混凝土梁桥非均匀收缩徐变效应的梁单元分析方法。通过有限元程序分析了T梁截面湿度分布;将预应力混凝土梁截面具有相似湿度分布规律的区域划分成多个纤维梁单元,采用各纤维的平均相对湿度对截面非均匀收缩徐变计算进行简化;结合纤维梁单元及微预应力-固结(MPS)理论,引入混合配筋及预应力松弛影响,采用非线性增量格式有限元理论进行求解。研究结果表明:预应力混凝土T梁具有明显非均匀收缩徐变效应,平均相对湿度具有良好的代表性,干燥条件对梁体挠度及应力分布规律存在较大影响;1000 d时腹板压应力储备低于顶板及马蹄,跨中区域同一截面法向应力差异达到3~4 MPa;T梁跨中区腹板竖向裂纹特征与腹板应力薄弱区一致,是该类裂纹产生的重要原因,应在设计中予以考虑。

摘要：渡槽作为一种常用输水建筑物,若处于地震高烈度区,抗震性能对其运行安全至关重要。为此,基于有限元分析软件ABAQUS开发了一种适用于大型双槽渡槽结构——南水北调双洎河渡槽工程的模拟钢筋混凝土材料非线性的纤维梁单元子程序,开展非线性地震响应分析,得到关键部位应力-应变曲线,以及跨中位移、速度、加速度、墩底弯矩、剪力时程曲线等。计算结果表明,强震作用下双槽渡槽非线性模型与线弹性模型地震响应差异较大,其中跨中位移、速度、加速度峰值非线性模型计算结果均有所增大;而墩底弯矩、剪力峰值有所减小;相同调幅下不同场地地震波的输入对结构响应峰值也有影响。所得结论为双槽渡槽结构的抗震设计计算提供了参考。

摘要：为了给工程设计人员提供简单、易懂、实用的薄壁加劲钢桥墩抗震设计理论和评估方法,提出了基于纤维梁单元的简化抗震评估方法。以薄壁加劲箱形悬臂钢桥墩为研究对象,首先通过建立基于壳单元的有限元模型并与试验进行对比,验证了双线性随动强化模型的有效性和壳单元有限元模型的精确性;其次通过12个数值算例,评估了3种不同应力-应变关系对薄壁加劲箱形钢桥墩的纤维梁单元模型Pushover分析所得极值点的影响,并与壳单元有限元模型的结果进行对比,验证了考虑局部屈曲效应的简易应力-应变关系的可行性。结果表明:使用提出的纤维梁单元模型和对局部屈曲进行简化考虑的修正双线性应力-应变关系,可以比较精确地评估薄壁加劲箱形钢桥墩的抗震性能。

摘要：为研究应变率对钢筋混凝土结构非线性地震灾变过程的影响,采用钢筋、混凝土单轴动态本构关系及加卸载准则,基于纤维梁理论开发了ABAQUS显式动力分析材料子程序。通过对3层偏心钢筋混凝土框-剪结构振动台试验的数值模拟,验证了该程序用于钢筋混凝土结构非线性地震反应分析的准确性和有效性。通过在材料子程序中定义钢筋、混凝土材料失效破坏判别准则,实现了地震作用下考虑应变率效应的钢筋混凝土结构连续倒塌破坏全过程模拟。分别对振动台试验模型结构和钢筋混凝土框架结构的倒塌破坏模式进行了预测,初步探讨了应变率对钢筋混凝土结构地震反应与连续倒塌破坏过程的影响。结果表明:该程序能够准确模拟钢筋混凝土结构的非线性地震灾变过程,可用于考虑材料应变率效应的钢筋混凝土结构抗震设计与分析中。

摘要：由于国内盾构隧道结构现有计算方法考虑因素不全面、部分计算方法不合理,造成盾构管片配筋量偏大,对管片预制及工程造价都带来很大影响。为提高现有盾构隧道结构设计方法的准确性和可靠性以及优化管片配筋,通过大量的盾构隧道结构计算和工程经验,对多个设计问题进行分析,结果表明:深埋等复杂地质条件下长大盾构隧道结构计算需要考虑管片的环、纵向接头作用;极限状态法没有区分施工和运营工况受力特点等。通过研究提出以下解决方案:(1)采用改进管片接头单元的梁-弹簧模型,结合接头试验对抗弯刚度等取值进行优化;(2)考虑盾构隧道施工阶段为短暂设计工况,运营阶段为持久设计工况进行安全校核;(3)提出纤维梁单元模型,对管片配筋进行校核;(4)提出多种管片配筋优化设计方法,减少钢筋用量。