区域约束混凝土梁及其在梁上开洞的有限元分析

论文摘要

在提高混凝土结构强度和延性方面,约束混凝土有了很长时间的发展历史,并因其对混凝土形成有效的约束而很大程度的提高了混凝土结构的工作性能。在此基础上提出的区域约束混凝土,利用纵向钢筋与横向箍筋形成的钢筋笼将构件划分为多个约束区域,每个约束区域有纵向钢筋及横向箍筋形成小的约束区域,形成整体约束与区域约束相结合的多重约束、多重核心,区域间有机结合,协调工作的约束机制,区域约束克服了传统约束的不足,并形成了新的结构体系。对于传统约束的混凝土梁构件,在受压区配置一定的约束箍筋,可以在梁原有工作性能的基础上较大程度的提高梁的强度和延性,本文通过前人已做过的试验数据,结合ANSYS有限元分析软件,验证了其受力特点的改变和性能的提高。在实际工程当中,随着建筑功能的日益增多,常会碰到梁腹开洞的情况,对构件和结构的承载能力和延性会有不同程度的影响。如果在开洞梁的受压区配置区域约束箍筋,利用区域约束的特点和性能,则可以有效降低由于梁腹开洞而引起的强度和延性的减小。文中通过ANSYS分析软件结合理论分析验证了区域约束在梁上开洞应用的可靠性和实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 约束混凝土的特点
• 1.1.1 普通混凝土的受力性能
• 1.1.2 约束混凝土的作用及特点
• 1.2 约束混凝土的发展和研究
• 1.3 区域约束混凝土的研究背景及概念
• 1.4 梁上开洞的研究背景及区域约束混凝土在其上的应用
• 1.5 目的、研究方法和主要内容
• 第二章 区域约束混凝土的破坏准则与本构关系
• 2.1 普通混凝土的破坏准则和本构关系
• 2.2 区域约束混凝土的破坏准则与本构关系
• 2.2.1 几种约束混凝土典型本构模型
• 2.2.2 区域约束混凝土研究选用的本构模型
• 第三章 钢筋混凝土弹塑性分析在Ansys中的实现
• 3.1 钢筋混凝土有限元方法简介
• 3.2 钢筋混凝土有限元模型
• 3.3 单元类型及其联结
• 3.3.1 钢筋混凝土单元
• 3.3.2 单元之间的联结
• 3.4 材料属性
• 3.4.1 混凝土
• 3.4.2 钢筋
• 3.5 材料非线性问题求解
• 3.5.1 求解非线性方程组的增量法和迭代法
• 3.5.2 平衡迭代的收敛标准
• 3.5.3 非线性求解的平衡迭代过程
• 3.5.4 模型破坏的定义和时间步大小
• 3.6 非线性有限元分析步骤
• 3.7 小结
• 第四章 区域约束混凝土梁的有限元分析及理论分析
• 4.1 区域约束混凝土梁的有限元分析
• 4.1.1 试验模型
• 4.1.2 试验数据
• 4.1.3 ANSYS软件分析结果
• 4.2 区域约束混凝土梁的极限承载力理论计算方法
• 4.2.1 区域约束混凝土受力性能参数
• 4.2.2 结合《规范》采用的极限承载力计算方法
• 4.2.3 按Saatcioglu及Kent-Park组合模型推导的极限承载力计算方法
• 4.2.4 区域约束混凝土抗弯承载力计算
• 4.3 区域约束混凝土梁延性及刚度分析
• 4.3.1 区域约束混凝土的延性
• 4.3.2 区域约束混凝土的刚度
• 4.4 区域约束混凝土的工作原理
• 4.4.1 区域约束混凝土梁的受力特点
• 4.4.2 约束箍筋作用机理及约束指标
• 4.5 受弯性能影响因素
• 4.5.1 抗弯承载力影响因素分析
• 4.5.2 构件延性影响因素分析
• 第五章 区域约束混凝土在梁上开洞的应用
• 5.1 分析模型概况
• 5.2 ANSYS软件分析过程及结果
• 5.2.1 分析过程
• 5.2.2 分析结果
• 5.2.3 区域约束混凝土对开洞梁的作用
• 5.3 开洞梁的工作性能和破坏形态
• 5.3.1 开洞梁的工作性能
• 5.3.2 开洞梁的破坏形态
• 5.4 开洞梁的受弯和受剪承载力
• 5.4.1 受弯承载力
• 5.4.2 受剪承载力
• 5.4.3 理论计算值和ANSYS计算值的比较
• 5.5 开洞梁的设计建议
• 第六章 结论
• 致谢
• 发表论文情况
• 参考文献