预应力梁的组合结构分析方法及其有限元实现

预应力结构的有限元分析■1 引子预应力结构用XXX结构软件做YYY类型分析，能不能做？如何做？预应力结构，顾名思义是指在构件承受荷载之前，提前施加应力的结构。

通过分析计算，预测外荷载到来时力的大小和方向，在此之前给结构施加与外荷载效应方向相反的力，将外荷载效应全部或部分抵消掉，从而提高结构承载能力。

预应力结构依据结构类型不同可分成预应力混凝土结构和预应力钢结构，本文主要研究预应力钢结构。

预应力结构与一般结构的有限元分析有诸多不同之处，另外限于各种软件的功能限制，有些分析类型不能做或是做不好，往往令结构工程师无从掌握。

本文将就各种有限元和结构软件（ANSYS，GSA，MIDAS，SAP2000，STAAD/PRO）针对不同的分析类型（Linear static, P-△, Nonlinear static, Modal, Eigen Bucking, Spectrum, Harmonic, Transient，和其他细分和衍生类型，不同软件有所区别）做一一探讨。

为使文章脉络清晰，一些理论阐述都放在附录里面。

■2各种软件的预应力结构分析●2.1Prestressed Structure Analysis of ANSYS Software在ANSYS中一般单元可以通过温度作用施加预应力；LINK类的单元可以通过单元应变来施加；另外还可以通过初应力荷载施加(命令为：ISWRITE，ISTRESS，ISFILE)。

初应力荷载只能在结构静态和完全瞬态分析（线性或非线性）中使用，支持初应力荷载的单元类型有：LINK180；BEAM188，BEAM189；PLANE2，PLANE42，PLANE82，PLANE182，PLANE183，PLANE185；SHELL181;SOLID45，SOLID92，SOLID95，SOLID185，SOLID186，SOLID187；预应力结构的ANSYS分析和两个命令密切相关，PSTRES命令和SSTIF命令，它们的详细解释如下：ANSYS中对PSTRES的说明如下：Specifies whether or not prestress effects are to be calculated or included. Prestress effects are calculated in a static or transient analysis for inclusion in a buckling, modal, harmonic (Method = FULL or REDUC), transient (Method = REDUC), or substructure generation analysis. If used in SOLUTION, this command is valid only within the first load step. If the prestress effects are to be calculated in a nonlinear static or transient analysis (for a prestressed modal analysis of a large-deflection solution), you can issue a SSTIF,ON command (rather than a PSTRES,ON command) in the static analysis.ANSYS中对SSTIF的说明如下：Activates stress stiffness effects in a nonlinear analysis (ANTYPE,STATIC or TRANS). (The PSTRES command also controls the generation of the stress stiffness matrix and therefore should not be used in conjunction with SSTIF.) If used in SOLUTION, this command is valid only within the first load step.1、Linear static Analysis可以计算。

钢—混凝土组合梁桥有限元分析摘要：钢—混凝土组合梁能够充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能，是一种性能优良的新型结构形式。

以体外预应力工字型钢—混凝土等跨度连续梁为研究对象，利用有限元法分析其应力、应变、滑移及变形情况：（1）利用ansys建立有限元模型，模拟计算结果与试验结果吻合良好，所建有限元模型是可靠的；（2）建立实桥模型，提出体外预应力筋应力增量的简化表达式，并与有限元计算结果进行对照分析，验证公式的正确性；（3）利用实桥模型，分析集中荷载作用下，组合梁滑移性能特点；讨论不同荷载作用下，组合梁剪力滞特点。

关键词：组合梁；有限元；滑移；应力增量；剪力滞0 引言钢—混凝土组合梁能够充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能，是一种性能优良的新型结构形式。

而体外预应力组合梁是近些年才逐渐出现的一种组合结构，顾名思义，体外预应力组合梁就是将预应力筋布置在组合梁结构之外，以达到提高刚度和承载力的目的[1]。

因此，本文利用有限元软件AYSYS对预应力钢—混凝土组合连续梁桥应力增量、滑移以及剪力滞效应等力学行为进行了分析研究，得到了一些有益的结果，以期为工程技术人员提供参考和借鉴。

1 组合梁的有限元建模1.1单元选择混凝土选择SOLID 65单元，该单元是一种实体单元，可以合理的模拟3D实体混凝土结构；钢筋选择LINK 10单元，该单元是一种杆单元，可以较好的模拟受压或者受拉构件。

钢梁采用SHELL181单元，该单元是一种壳单元，工字钢常用此单元进行模拟；抗剪连接件采用COMBIN 39单元，该单元为非线性的弹簧单元，是一种单向变形单元。

1.2试验模型结构尺寸本论文首先根据吉林大学[2]试验试件为原型，利用ANSYS建立与试验等尺寸模型。

从图8、图9可以看出，外荷载作用下，组合梁剪力滞效应很明显，预应力作用下出现的是负剪力滞效应，施加荷载后，负剪力滞逐渐转变为正剪力滞，并且随着荷载的增大剪力滞后现象也越明显。

Analysis on Mechanical Property and Bearing Capacity of Prestressed Steel -Concrete Continuous Composite BeamsCandidate Du HuanhuanSupervisor Professor Liu ZhongCollege College of Civil Engineering and MechanicsProgram Constructional EngineeringSpecialization Steel and Concrete Composite StructureDegree Master of EngineeringUniversity Xiangtan UniversityDate April, 2013湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了本文特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在本文以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日湘潭大学工学硕士论文摘要预应力钢－混凝土连续组合梁（Prestressed Steel-Concrete Continuous Composite beams，简称PCCB）是在普通组合梁的基础上采用预应力技术形成的一种横向承重组合构件，通过栓钉等剪力连接件使得钢筋混凝土板与钢梁两个部件共同承受荷载、协调变形的一种梁。

横向预应力加固板梁桥的有限元分析第23卷第1期石家庄铁道学院(自然科学版)V o1.23N..12019年3月JOURNALOFSHUIAZHUANGRAILWAYINSTITUTE(NATURALSCIENCE)Mar.2 019横向预应力加固板梁桥的有限元分析金花,孙立功(陕西铁路工程职业技术学院,陕西渭南714000)摘要:针对板梁桥的常见病害形式,采用了横向预应力加固技术并对板梁桥加固前,后建立了有限元模型.通过分析其荷载横向分布规律证明采用横向预应力技术加固板梁桥效果显着.关键词:板梁桥;横向预应力;加固;荷载横向分布中图分类号:U448.212文献标识码:A文章编号:1674—0300(2019)O1—0070—05 O引言据桥梁病害状况调查显示:大量既有高速公路中常用的板梁桥出现了不同程度的结构病害.该类桥梁的损伤与破坏主要表现为桥面板的板间铰缝混凝土完全开裂或脱落,造成板之间的横向联系破坏,导致单板承受车轮荷载作用,一般称这种现象为"单板受力",单板受力严重破坏了桥梁的整体性,降低了桥梁的承载能力,给行车安全带来了隐患.如何采用经济,有效的加固技术预防出现"单板受力"和解决出现的"单板受力"现象已经成为了有关部门亟需解决的问题.1桥梁概况该桥横向由8块空心板组成,板间的横向连接通过铰缝来实现,桥面宽度为l3.25m.板的混凝土标号为C50.本桥采用了横向预应力加固法,加固设计中采用的钢绞线为AsTMA416—90a标准270级高强度低松弛钢绞线,公称直径为15.24mm.全桥横断面如图1所示.13258青cm凝土『I防水混凝土/,]nnIInnIInnIlnnflnnIInnIInnllnl一/,,-一/Y一/一/Y一/,,-一/Y一/,,-一/Y一/一/Y一/一/Y一/\,'一/Y一/一/ll9【16图1全桥的横截面图(单位:cm)通过对钢绞线数量,布置位置的比较得出横向预应力加固法中较为合理,经济的钢绞线的布置方式是:从跨中向两侧垂直于桥的纵向轴线对称布置,顺桥向跨中一束,两端支座附近各一束,共计3束;沿梁高方向横向预应力筋布置在空心板底偏上0.4111处(板的中性轴以下且方便打孔的位置),即在梁体空心处打孔穿筋,预应力筋的两端与两侧边板的相应位置刚性连接形成一体.为保证锚下局部应力不至于过大,在空心板边板侧面应设置具有一定厚度且大小适当的钢板以减少锚下局部应力¨.加固设计中钢绞线张拉力,按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62---L2019)的规定,为保证锚具不松弛,预应力张拉时实际有效的横向张拉应力在大于钢绞线标准强度的40%范围内某一经济的吨位即可,故设计张拉控制力为129.3kN,已考虑了钢筋回缩,锚具变形及垫板压密,预应收稿日期:2009—09—17作者简介:金花女1981年出生助教}....._一一_【第1期金花等:横向预应力加固板梁桥的有限元分析71力钢绞线应力松弛和孔道摩擦等造成的预应力损失J.2有限元模型的建立利用ANSYS软件对铰接板梁桥建立了空间实体有限元模型【]J.空心板,铰缝均采用空间8节点6面体单元Solid45建模,对于板梁桥的钢筋不予考虑,每个节点有3个平动自由度.由于现浇铰缝混凝土的收缩,铰缝与预制板新老混凝土的粘结性差,铰缝与板基本是分离的,对旧桥尤其如此,而且此缝只是为板的安放而预留的缝,依设计初衷是可以不填充的,,故可以认为板与铰缝只在上缘处连结,而下缘是分离开的.在建立模型时,可将各板与铰缝分开建模,然后耦合板与铰缝上缘的自由度即可.桥面铺装层分上下两层:沥青混凝土为上层,水泥混凝土为下层.上层沥青混凝土层仅作为传力层和保护层,不参与受力,故不需要建立该层的模型而只将其作为恒载来考虑;下层水泥混凝土层与原受力结构即与板共同受力,用实体单元Solid45来建模.预应力钢绞线采用三维杆单元Link8单独建模,杆单元与实体单元之间的联结通过将同一位置的节点对的自由度耦合来实现,预加力采用等效温度荷载来施加.至于有限元模型的边界条件,固定支座以三向约束(,y,z)进行施加;移动支座以z轴自由,轴和y轴固定进行施加.施加的约束位于理论支承线处有限元模型截面的下边缘节点上.在计算模型中,分别在各板的跨中位置中心处施加单位竖向荷载,再根据各板的挠度比例关系求得各板挠度横向分布影响线,以挠度横向分布影响线的平缓程度来探讨荷载的横向分布J.因结构的对称性,仅分析其中4块板的挠度横向分布影响线.3有限元法与铰接板法计算横向分布影响线的对比分析对铰接板桥,在施加横向预应力前,各板间横向联系较弱,可视为铰接,故可根据传统铰接板理论来计算横向分布影响线,并与ANSYS计算的挠度横向分布影响线进行比较.结果分别如图2所示,可知按两种方法所得的影响线差别很小,二者计算结果基本吻合.说明本文计算模型的正确,有限元方法有效,故可采用此方法来计算铰接板桥的横向分布影响线.0?鉴o.0.0.0.00O.180.160.14萄0.120.100.088_04.060.O20.00趔0.180.020.00板的编号(b)2号板图21—4号板铰接法和有限元法的挠度横向分布影响线72石家庄铁道学院(自然科学版)第23卷4对荷载横向分布规律的探讨建立跨径为25m的简支铰接板梁桥的有限元模型,得出图3所示挠度横向分布影响线.从边板到中板挠度横向分布影响线依次平缓,即幅值差逐渐减小,说明荷载作用在边板时不均匀性最严重,当荷载位置逐渐靠近中间时其荷载横向分布趋于均匀.0.24.1宽跨比对荷载横向分布的影响趔n,建立跨径分别为20m,25l'n,30m的简支,铰接板梁桥的有限元模型,3个模型的宽跨比餐.6依次为:0.66,0.53,0.44,分别求得各板对应于不同宽跨比时的挠度横向分布影响…线如图4所示:随着宽跨比的减小即相同条件"下跨径的增大,其挠度横向分布影响线逐渐变的平缓即幅值差逐渐减小,说明其荷载横向分布趋于均匀;相反,相同条件下跨径越小,其荷载横向分布越不均匀.O.3O0.250.200.150.100.O50.200.15蒯警0.100.0512345678板的编号图31—4号板的挠度横向分布影响线O.25O.20蠖0.15蜃0.100.05板的编号fc)3号板板的编号fd)4号板图41—4号板不同宽跨比时的挠度横向分布影响线从力学角度分析,相同条件下跨径越大越接近于细长梁,因此,越有利于荷载的横向分布.4.2斜交角对荷载横向分布的影响建立跨径25m,斜交角为0.,15.,30.,45.的简支铰接板梁桥有限元模型,求得各板对应于不同斜交角时的挠度横向分布影响线如图 5.斜交板梁桥的荷载横向分布规律和相应的正交板梁桥荷载横向分布规律类似,且随着斜交角增大其荷载横向分布逐渐不均匀;当斜交角为l5.时其挠度横向分布影响线与正交板梁桥很接近,故对于斜交角不超过15.的斜交板梁桥可按正交板梁桥来计算,这与规范是相符的.5板梁桥加固效果的评析以各板挠度横向分布影响线竖标值的最大值叼…,最小值叼i的差值△='r/一叼i 在加固前,后的变化A(△)=(△叩加固前一,srt加固后)/,srt加固前作为评价加固效果的指标.第1期金花等:横向预应力加固板梁桥的有限元分析73蠖崮崮图51—4号板不同斜交角时的挠度横向分布影响线5.1宽跨比对加固效果的影响建立跨径分别为2O,25,30m的简支铰接板梁桥的有限元模型,3个模型的宽跨比=b/1依次为:O.66,0.53,0.44,求得对应于不同宽跨比时的加固效率指标如表1所示:随着宽跨比的减小其加固效率逐渐增大,且对于同一宽跨比的板梁桥来说从边板到中板加固效果逐渐增强.5.2斜交角对加固效果的影响建立跨径为25m,斜交角分别为0.,15.,30.,45.的简支铰接板梁桥的有限元模型,求得对应于不同斜交角时的加固效率指标如表2所示:横向预应力加固法对斜交板梁桥同样能取得较好的加固效果,但其加固效果不如正交板梁桥明显;随着斜交角的增大其加固效率逐渐减弱,且对于同一宽跨比的板梁桥来说从边板到中板加固效果逐渐增强.表11—4号板应于不同宽跨比时的A值表21—4号板应于不同斜交角时的A值6结论横向预应力加固法能有效的改善铰接板梁桥的荷载横向分布,增加板间的横向联结,避免单板受力现象,且随着宽跨比的减小其加固效率增大.但斜交板梁桥的加固效果不如正交板梁桥明显,对于同一宽跨比的板梁桥来说无论正交还是斜交,从边板到中板加固效果逐渐增强.参考文献[1]刘来君,赵小星.桥梁加固设计施工技术[M].北京:人民交通出版社,2019.[2]袁伦一,鲍卫刚.JTGD62--2019公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社,2019.[3]张立明.Algor,Ansys在桥梁工程中的应用方法与实例[M].北京:人民交通出版社,2019.'[4]王新敏.ANSYS工程结构数值分析[M].北京:人民交通出版社,2019.[5]李国豪.公路桥梁荷载横向分布计算[M].北京:人民交通出版社,1987.(下转第77页)第1期黄建光:模糊数学在轨道交通工程设计方案比选中的应用773结语用模糊数学评价方法对轨道交通设计方案进行评价可以解决评价中的非精确性问题,对主观的概念进行量化,方便了数学的处理,减小了主观判断带来的差异,使结果更为精确,计算过程和结果更符合实际情况.参考文献[1]周红波,赵林,邓绍伦.层次分析法在工程项目风险评估中的应用研究[J].土木工程,2019(增刊):72-77.[2]ShaoRQ.Amulti-levelfuzzysyntheticevaluationoninvestmentprogramsinshipping[J]. TransportationEngineering,2019,144(93):497-502.[3]汪培庄,李洪兴.模糊系统理论与模糊计算机[M].北京:科学出版社,1996.[4]方述诚,汪定伟.模糊数学与模糊优化[M].北京:科学出版社,2019. ApplicationofFuzzyMathematicalTheoryin CityRailTransitProjectDesignOptimizationHuangJianguang(ChinaRailway16thBureauGroupCo.,Ltd.Beijing100018,China)Abstract:Inviewofthecomplicatedfactorsandfuzzycharactersofrailtransitprojectdesign,t hefuzzymathematicaltheoryisusedtochoosetheoptimaldesign.Firstly,theweightoftheevaluatingi ndexesiscalcu-lated,then,themembershipdegreeofindextoevaluatingrankiscalculated.Therankofdesign scanbeob—tainedbytakingweightandmembershipdegreeintoFuzzyComprehensiveAssessmentmod e1.Bycomparingthecalculationresults,theoptimaldesigncanbedetermined.Atlast,apracticalexampleisstudie dtodemonstratetherationalityandvalidityofthemode1.Keywords:railtransitproject;analytichierarchyprocessmethod;fuzzymathematics;desig noptimization(上接第73页) FEMAnalysisofPlateGirderBridgeTransverselyStrengthenedbyPre-stressJinHua,SunLigong(ShanxiRailwayInstitute,Weinan714000,China)Abstract:Aimingatthedefectsofplategirderbridges,thetechniqueoftransversepre—stressingtechniqueisadoptedandthesimulatedmodelsareestablished.Throughtheanalysisofthetransversedistri butionofloadsontheplategirderbridge,itisprovedthatthepre—stressingstrengtheningmeasurenoticeablyimprovestheplategirderbridge.Keywords:plategirderbridge;transverselypre—stressing;strengthening;transversedistributionofloads。

#结构#抗震#文章编号:1009-6825(2005)02-0013-03ANSYS 对预应力钢筋混凝土梁结构的有限元分析收稿日期:2004-10-23作者简介:孙华安(1974-),男,昆明理工大学在读硕士,云南昆明 650093屈本宁(1956-),男,1982年毕业于昆明理工大学力学专业,教授,昆明理工大学,云南昆明 650093黄光玉(1978-),男,昆明理工大学在读硕士,云南昆明 650093孙华安 屈本宁 黄光玉摘 要:应用通用有限元软件A NSYS 对预应力钢筋混凝土梁的非线性性能进行了数值模拟,并讨论了钢筋和混凝土的本构方程、破坏准则、预应力施加和收敛准则等问题,对该梁在预应力条件下、没有施加预应力但受荷载作用、施加了预应力并受荷载作用这三种工况下所得的数值模拟挠度解作了分析;同时将荷载作用下的该预应力混凝土梁的有限元模型挠度解与按结构规范计算的挠度结果作了比较,指出利用AN SY S 对预应力钢筋混凝土作有限元分析是可行的。

关键词:预应力,钢筋混凝土梁,AN SYS,有限元,挠度中图分类号:T U 375.01文献标识码:A引言预应力钢筋混凝土梁结构是当今土木工程中应用相当广泛的一种结构,由于它是由钢筋和混凝土两种材料组成,在荷载作用下的结构反应是相当复杂的,传统的基于大量试验资料的结构力学的结构设计方法很难计算出其结构反应。

自从1967年D.Nego 和司谷特拉思A.C.Scor delis 把有限元应用于钢筋混凝土的结构分析以后,有限元法逐步成为分析钢筋混凝土结构内部微观机理的极有力的工具。

其中AN SY S 软件就础平台,其设计应充分考虑小区信息流量的需求,以满足21世纪宽带多媒体信息交互的要求,同时应具备可管理性、可扩展性和可维护性。

3 思考与建议3.1 智能住宅小区的建设应突出/以人为本0[3]/人0是住宅小区的主体,住宅小区建设应紧紧围绕着人们的实际需求,以实用、简洁、便利、安全为原则,同时照顾到不同文化层次、不同年龄住户的需要,满足/居住0这一特定的使用功能,在这一特定的功能上真正实现家庭的智能化。

超长预应力框架结构有限元计算分析摘要预应力技术是解决超长结构温度应力问题的最有效手段之一。

本文利用SAP2000对浦东空港物流仓储作业区A5地块2区这一超长结构作了较为精确的温度应力和预应力计算分析，并考虑了施工过程的影响。

关键词超长结构预应力技术温度应力1 引言在混凝土收缩和环境降温作用下，超长结构会因约束作用产生较大的拉应力。

超长结构问题的实质是，由于结构纵向长度太大，在混凝土收缩和环境降温的共同作用下，结构产生内缩变形，又由于结构受到约束作用，使混凝土实体内部产生较大的拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。

2 超长预应力结构设计原理与方法结构变形、约束作用和强度不足统称为结构裂缝形成的三要素。

分析设计过程中，首先分析计算出环境降温与混凝土收缩作用下的结构拉应力大小与分布，然后根据其应力状态与结构特点，初估预应力筋配筋，再分析计算出预应力作用下的结构压应力大小与分布，多次调整预应力筋的配筋量与分布，使压应力场向拉应力场逼近。

解决超长结构问题的方法有：（1）后浇带：指沿地上二层、三层的适当位置留置后浇带。

设置后浇带会影响工期，且只能释放混凝土的早期收缩变形，而对后期收缩变形和温度变形无能为力。

（2）预应力技术：它是解决超长结构问题的最有效途径之一，建立的预压应力可以全部或部分抵消因混凝土收缩和降温作用产生的拉应力。

若采用分阶段张拉部分预应力，还可以对混凝土早期收缩应力与裂缝有一定的控制作用。

在本工程框架结构中，采用留置后浇带和预应力技术两种方法解决超长结构问题。

3 工程概况浦东空港物流仓储作业区A5地块建设项目位于A30高速公路以东、浦东国际机场周边，其建筑面积约为140000m2，建筑总高度为23.65m。

其中2区平面尺寸为125m×133.5m，为超长、超大体型多层钢筋混凝土框架结构，且未设结构缝。

仓库区主要柱网尺寸为11m×11m，行车区主要柱网为16m×11m。

三维有限元计算在钢筋混凝土预应力梁中的应用摘要:预应力混凝土梁构件进行三维有限元仿真计算,比平面解析计算考虑的更全面,结果更直观、精确,并为实际设计提供理论依据。

关键词:三维有限元仿真计算预应力混凝土梁构件应用一、问题的提出实际工程中,钢筋混凝土构件存在裂缝控制和高强度材料得不到充分利用的问题,为了控制裂缝而采取多配筋,这是不科学的。

为了充分利用材料,实际工程中很多采取了预应力混凝土,即人为的事先给混凝土构件适度的应力,充分利用其较高的抗压能力,而弥补其抗拉能力差和钢筋在发生裂缝时未得到充分利用的遗憾[1]-[3]。

预应力混凝土结构的三维仿真计算能客观的模拟构件受力后的变形情况,结果直观、精确,并能为实际设计提供理论依据。

二、预应力混凝土梁加荷思路施加预应力后的混凝土梁可以等效地视为承受两种力系:内部预应力和外部荷载。

计算时,可以以外加荷载替代钢铰丝的预应力作用,如图1所示,N为预应力。

目的是为了使梁事先产生一定的预拱来抵消竖直荷载作用下产生的挠度,减小梁上下两部位的应力,并控制裂缝。

图1 简支预应力梁计算思路简图三、工程实例1.工程概况某水电站工程是以发电为主兼有航运等综合利用的水电站工程。

考虑该工程启闭梁净跨达17.5m,最大轮压达660kN/个,门机轨道梁拟采用混凝土预应力简支梁。

其断面尺寸及预应力钢铰丝布置见图2。

图2 简支梁断面尺寸及预应力钢铰丝布置图2中N1、N2、N3、N4分别为预应力钢铰丝的预留孔,采用后张法预加应力。

2.模型建立利用Msc.marc软件进行仿真计算。

由图2知,该混凝土构件是轴对称的,剖分网格时,进行适当的控制,使其网格基本呈对称分布。

混凝土等级C40,弹性模量E=3.25e4MPa,泊松比=0.167。

预应力材料为高强度钢铰丝,弹性模量E=2.0e5MPa,线膨胀系数a=2e-5,设计张拉控制预应力,有效预应力为,N1、N2、N3截面面积2610mm2,N4截面面积824mm2,产生的有效作用力N1=N2=N3=3.64095×106N,N4=1.14948×106N。

第44卷第2期2011年2月土 木 工 程 学 报CH I NA C I V I L ENG I NEER I NG J OURNALV o.l 44F eb . N o .22011基金项目:/十一五0国家科技支撑计划重大项目(2006BAJ03A03-02)、长江学者和创新团队发展计划(I RT00736)作者简介:陶慕轩,博士研究生收稿日期:2009-03-17预应力钢-混凝土连续组合梁的非线性有限元分析陶慕轩1,2聂建国1,2(1.清华大学,北京100084;2.清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京100084)摘要:以六根两跨预应力钢-混凝土连续组合梁的系列试验结果为基础,以通用有限元程序M SC.M ARC(2005r2)为平台,提出用于模拟预应力连续组合梁非线性全过程受力行为的精细有限元模型,并给出单元选取、材料建模以及整体组装的详细过程。

有限元分析基于弹塑性本构模型,能充分考虑材料非线性和几何非线性,反映结构受力全过程中预应力筋内力变化、滑移效应、内力重分布、应力分布、曲率分布以及塑性铰形成等复杂特性,深入揭示预应力连续组合梁的受力机理和特点。

模型计算结果和实测结果以及理论分析结果吻合良好,表现出良好的数值特性。

模型对于预应力连续组合梁的精细化分析具有较高的精度和广泛的适用性,为研究预应力连续组合梁受力性能提供了强有力的工具。

关键词:预应力钢-混凝土连续组合梁;有限元分析;非线性;全过程中图分类号:TU 398+.9 TU 318+.1 文献标识码:A 文章编号:1000-131X (2011)02-0008-13Nonli near fi nite el e m ent analysis of prestressed conti nuousstee-l concrete co mposite bea m sTao M uxuan1,2N ie J ianguo1,2(1.T singhua University ,Be ijing 100084,Ch i n a ;2.The K ey Laboratory o f C ivil Eng i n eering Safety and Durab ility of the M i n istry o f Education,Tsi n ghua Un i v ersity ,B eiji n g 100084,Chi n a)Abst ract :Based on the experi m en tal resu lts o f six t w o -span prestressed continuous stee-l concrete co m posite bea m s ,an elaborate fi n ite ele m entm ode l is proposed for si m ulating the non li n ear behav i o r of prestressed continuous co m posite bea m s usi n g the co mm erc i a l FE package M SC .MARC (2005r2).The procedures for ele m ent se lection ,m aterial m odeli n g andm ono lith ic asse m bly are presented i n deta i,l using an elasto -plastic constituti v e m ode.l The num ericalm odel consideri n g both the m aterial and the geo m etric nonli n earities can fully reflect the co m plex characteristics such as the change o f tendon force ,sli p e ffec,t redistri b uti o n of i n ternal force ,stress distri b uti o n ,curvat u re distri b uti o n,for m ation of plastic h i n ges ,etc ..As the fi n ite -e le m ent results are i n good agree m ent w ith the test results and the theoretica l ana l y sis ,the proposed fi n ite -ele m ent mode l pr ov i d es a tool for non li n ear ana l y sis of prestressed conti n uous co m posite bea m s .K eywords :prestressed continuous stee-l concre te co m posite bea m s ;finite e le m ent ana lysis ;non li n earity ;who le pr ocess E -m ai:l d m h03@m a ils .tsinghua 引 言钢-混凝土连续组合梁较简支组合梁具有显著的经济性能优势,它能有效地提高承载力、降低结构高度、减小变形[1-3],因此在建筑和桥梁结构中应用十分广泛。

预应力混凝土梁的有限元分析
王飞
【期刊名称】《产业与科技论坛》
【年(卷),期】2010(009)009
【摘要】通过分析预应力混凝土结构研究现状,提出采用有限元方法对其受力性能进行分析的思路,并采用ANSYS软件对预应力混凝土简支梁进行模拟.计算结果说明ANSYS软件能够计算预应力混凝土结构的受力特性,并且具有一定的精度,可以运用于工程实践.
【总页数】3页(P121-123)
【作者】王飞
【作者单位】吉林省公路勘测设计院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.无粘结预应力混凝土梁的拟静力试验及有限元分析 [J], 张耀庭;刘牧明;李双林;罗西;范世磊;张富成
2.无粘结预应力混凝土梁的拟静力试验及有限元分析 [J], 张耀庭;刘牧明;李双林;罗西;范世磊;张富成;
3.折线配束对预应力混凝土梁徐变挠度影响的有限元分析 [J], 李艳艳;王俊;刘敬云
4.无粘结预应力混凝土梁拟静力试验与有限元分析 [J], 严俐婉;
5.钢管混凝土柱预应力混凝土梁节点抗震性能有限元分析 [J], 邱剑; 李漫; 方梅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于有限元方法的梁板结构分析与设计随着现代建筑技术的不断发展，梁板结构已经成为了现代建筑设计中的重要组成部分。

在梁板结构的分析与设计中，有限元方法是一种重要的数学工具，它能够用来模拟结构的行为，预测结构的破坏和优化结构的设计。

本文将探讨基于有限元方法的梁板结构分析与设计。

1. 有限元方法简介有限元方法是将结构离散成有限个模型，在每个模型内计算结构的应力、应变和位移等物理量，然后将这些物理量进行组合得到结构的总体响应。

它利用数学方法将结构分离成离散模型，并通过计算机模拟进行解决。

有限元方法应用广泛，并已成为了现代建筑分析设计中不可或缺的一部分。

2. 梁板结构理论分析原理梁板结构上的载荷和应力分析可以通过物理力学理论进行分析。

理论分析主要涉及到对梁和板上的弯曲、剪切、挤压、轴向拉伸等力学效应的计算。

这种计算可以从拉普拉斯方程出发，通过应力分析公式得到结构的应力、位移等物理量。

3. 有限元方法分析梁板结构的计算步骤（1）建立模型。

将结构分为有限的单元。

根据模型的内部结构、材料力学等特点进行合理的划分。

将划分好的有限元内部形状、大小、特殊部位的约束等重要参数确定下来。

（2）计算载荷。

载荷可以是单一的或多种载荷组合共同作用。

（3）运用有限元理论计算单元内部的各项参数，例如单元的应力、应变、位移等。

根据计算结果，确定本单元的一些属性因子，例如刚度、质量、阻力等等。

（4）通过节点的连通关系和单元的结果计算出所有节点的位移、应力、应变等参数。

（5）通过计算的结果判断结构的稳定性和强度问题，对结构进行优化。

4. 有限元方法在梁板结构设计中的应用在梁板结构设计中，有限元方法可以被用来模拟结构受到载荷时的应力、位移和应变等物理量，从而得到结构的响应。

通过有限元方法优化结构设计，可以提高结构的强度和稳定性，降低结构的整体重量，减少轴力弯矩等力学问题。

这种方法已经广泛应用于许多重要的工程设计中，例如地下水库、混凝土桥梁、高层建筑等。