２０１１年第３期
第３７卷总第１６１期 Ｉ・Ｊ 材 Ｓｉｃｈｕａｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ・４５・ ２０１１年６月
ＦＲＰ筋混凝土梁有限元分析与抗弯承载力计算
梁利利，薛艳东，呼志远
（西安建筑科技大学土木学院，陕西西安７１００５５）
摘要：对ＦＲＰ筋混凝土梁正截面抗弯承载力分析是
ＦＲＰ筋用于实际工程的前提。我国混凝土规范已经给出了
普通钢筋混凝土结构承载力计算公式，由于ＦＲＰ筋与普通
钢筋在材料性质上有很大差异，普通钢筋混凝土结构承载
力计算公式对于ＦＲＰ筋混凝土结构不是完全适用的。本文
在应用ＡＢＡＱＵＳ有限元软件分析和混凝土规范的基础上提
出适用于ＦＲＰ筋混凝土梁承载力计算的实用计算方法。
关键词：ＦＲＰ筋；ＡＢＡＱＵＳ；正截面；承载力；计算方法
中图分类号：ＴＵ３７５．１ 文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２—４０１ｌ（２０１１）０３—００４５一Ｏ３
ＦＲＰ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｅａｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ
ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｃａｐａｃｉｔｙ
ＬＩＡＮＧ Ｌｉｌｉ，ＸＵＥ Ｙａｎｄｏｎｇ，ＨＵ Ｚｈｉｙｕａｎ
（Ｘｉ ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｘｉ ａｎ ７１００５５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦＲＰ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｅａｍ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｃａｐａｃｉｔｙ
ｏｆ ＦＲＰ ｂａｒｓ ｉｓ ａ ｐｒｅｒｅｑｕｉｓｉｔｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｇｉｖｅｎ ｇｅｎｅｒａｌ ｆｏｒｍｕｌａ ｆｏｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ
ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｂｅｃａｕｓｅ ＦＲＰ ｂａｒｓ ｉｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｃｏｍｍｏｎ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｅａｒ－
有限元与ＥＸＣＥＬ结合计算大型梁单元结构
石家庄铁道学院杨春燕石家庄铁路职业技术学院贺振通石家庄铁道学院 申永军
摘要：以某架桥机前支腿的结构分析为算例，介绍了用有限元软件与ＥＸＣＥＬ相结合对大型梁单元结构进 行强度、稳定性分析的过程，该方法能明显缩短计算时问、保证计算精确度。 关键词：有限元；结构；强度；稳定性 Ａｈ曲陷ｃｔ：Ｔａｋｉｎｇｆｒｏｎｔ ｓｕｐｐｏｒｔ ｌｅｇ ｏｆ ａ ｂｒｉｄｇｅ ｅｒｅｃｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｈｏｗ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｔ￣ｎｓｔｈ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ＥＸＣＥＬ ｔｏｇｅｔｈｅｒ．ｔｉｅｓ ｍｅｔｈｏｄ Ｃａｌｌ ｓｈｏｒｔｅｎ ｔｈｅ ｃａｌｃ￣ａｆｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｃａｌｃ￣ａｆｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｍｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
由于我国基础建设规模不断扩大，急需大吨位 起重机、架桥机、造桥机等建筑设备，该类设备的 钢结构大多是由梁、杆、柱通过刚接、铰接形成的 多次超净定空间结构。传统的计算方法计算该类设 备时，常常是简化为平面结构，并且要通过简化尽 量降低超净定次数列出代数方程求解内力、计算应 力，模型的简化使得计算精确度降低，存在设计保 守、强度储备高、用材多、成本高的缺点，对于小 型金属结构简化计算还可以接受，对于大型设备会 大大增加制造成本。为了提高计算准确度常常采用 ＡＮＳＹＳ、Ｍ＿ＧＯＲ、ＳＵＰＰＥＲ等有限元分析软件进行 计算。但电算的结果并不能作为最终计算结果，为 了满足设计规范要求，还要对电算结果进一步处 理。本文提出的用有限元梁单元与ＥＸＣＥＬ相结合 的技巧，可以显著缩短计算时间、保证计算精度， 而且对计算结果的判断有规范可依。
文章编号：１００４—２０２４（２００７）１１—００３０—０２ 中图分类号：Ｆ２９４．２５ 文献标识码：Ｂ
２ ４ Ｉｌｌ磁悬浮梁运输支架
强度有限元计算分析
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●陆 讼，马玉坤
（铁道科学研究院运输及经济研究所，北京 １０００８１）
摘要：通过有限元分析方法模拟、计算磁
悬浮预应力混凝土梁专用承裁支架在运输状
态下的应力分布情况，为分析其承载能力提
供依据。 关键词：专用承裁支架；有限元；承裁能力
２４ ＩＴＩ磁悬浮预应力混凝土铁路梁重７ｌ ｔ，运输时 采用２辆平车跨装，跨装支距１８．９ ｍ。２４ ＩＴＩ磁悬浮预
应力混凝土铁路梁外形和普通预应力混凝土梁不同， 其底部呈圆弧形，运输时采用在８１４９型专用转向架上
安放专用梁体承载支架的处理方法，以保证运输的安
全，几九图１。
四 图１ 磁悬浮梁装载图 使用８１４９型混凝土梁转向架运输磁悬浮梁时，转 向架的受力工况和承载普通８１４９型混凝土梁时的受力 工况基本相同，且已通过试验检测证明其运用性能满
足要求。而对于专用梁体承载支架，其所受载荷主要 是在正常运输过程中产生的纵向、横向和垂向载荷，受
到工作条件的限制，难以通过试验检测的方法对其承 载能力进行校核。在此，采用有限元分析的方法，分析
其在各种载荷联合作用下的应力分布情况，为分析其
承载能力提供技术依据。
１ 专用梁体承载支架强度计算
专用梁体承载支架主要承受运输中磁悬浮梁的横 向惯性力、纵向摩擦力和垂向载荷。按照 铁路货物装 载加固规则 的惯性力计算方法，单个专用梁体承载支
架和磁悬浮梁之间的力计算如下：
：壁：—９．８￣—Ｑ：！： ： ：ｌ７３．９５（ｋＮ） 纵一＿ 一— 一 ——＿＿＝＿ ｌ，ｊ・ｙ．）
：一Ｎ： ：ｆ ２．８２十２＿２ １ ： 伊 ２ ２ ，Ｊ ２
： ：１００．１ｌ（ｋＮ） ２
弹簧单元与梁单元实例计算
1. 绪论
有限元法也叫有限单元法（finite element method, FEM），是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种弹性力学问题的数值求解方法。五十年代初，它首先应用于连续体力学领域—飞机结构静、动态特性分析中，用以求得结构的变形、应力、固有频率以及振型。由于这种方法的有效性，有限单元法的应用已从线性问题扩展到非线性问题，分析的对象从弹性材料扩展到塑性、粘弹性、粘塑性和复合材料，从连续体扩展到非连续体。
关键词：有限元方法，数值求解，动态分析
2. 有限元方法
2.1有限元法概述
有限元法是把要分析的连续体假想地分割成有限个单元所组成的组合体，简称离散化。这些单元仅在顶角处相互联接，称这些联接点为结点。离散化的组合体与真实弹性体的区别在于：组合体中单元与单元之间的联接除了结点之外再无任何关联。但是这种联接要满足变形协调条件，即不能出现裂缝，也不允许发生重叠。显然，单元之间只能通过结点来传递内力。通过结点来传递的内力称为结点力，作用在结点上的荷载称为结点荷载。当连续体受到外力作用发生变形时，组成它的各个单元也将发生变形，因而各个结点要产生不同程度的位移，这种位移称为结点位移。在有限元中，常以结点位移作为基本未知量。并对每个单元根据分块近似的思想，假设一个简单的函数近似地表示单元内位移的分布规律，再利用力学理论中的变分原理或其他方法，建立结点力与位移之间的力学特性关系，得到
一组以结点位移为未知量的代数方程，从而求解结点的位移分量。然后利用插值函数确定单元集合体上的场函数。显然，如果单元满足问题的收敛性要求，那么随着缩小单元的尺寸，增加求解区域内单元的数目，解的近似程度将不断改进，近似解最终将收敛于精确解。
2.2有限元法的优点
1、物理概念浅显清晰，易于掌握。有限元法不仅可以通过非常直观的物理解释来被掌握，而且可以通过数学理论严谨的分析掌握方法的本质。
