移动荷载作用下正交异性桥面板应力响应分析

研究目的:正交异性桥面板在钢结构桥梁中的应用愈发普遍,但在往复车辆荷载作用下容易引发疲劳开裂。准确评估桥面板在移动荷载下的应力响应是后续开展疲劳分析的基础,因此显得尤为必要。鉴于此,本文建立连续三跨正交异性桥面板实体-板壳多尺度有限元模型,采用Fortran语言编制Dload子程序实现移动荷载施加,全面分析桥面板在不同加载工况下的应力动态响应过程,以便明确典型构造细节的受力状况,为正交异性桥面板的疲劳性能评估与改善提供科学依据。研究结论:(1)加载中心线接近盖板-U肋连接焊缝或U肋开口正上方时是钢桥面板的最不利加载位置;(2)对于盖板-U肋节点,单轮加载分析即可较好地反映其应力响应状态,而对于U肋-横隔板连接处以及横隔板弧形切口区,双轮加载导致的应力影响不可忽略;(3)不同加载工况下,横隔板弧形开口区总是处于高应力态,属于钢桥面板的最不利受力部位,容易引发疲劳破坏;(4)本研究成果可用于钢桥面板结构在车辆移动荷载作用下的应力状态评估。

基于内聚力模型的混凝土断裂性能三维细观模拟

细观力学建模是研究混凝土宏观力学性能的有效手段。采用ABAQUS有限元软件以及cohesive内聚力单元,建立了嵌入内聚力单元的混凝土三维细观模型,模拟了静态及动态压缩下混凝土试件的开裂过程,并与试验加载得到的各阶段裂纹扩展状态进行了对比验证。在有效数值模型的基础上建立了基于内聚力单元的脆性断裂本构关系,并计算了损伤演化值。研究结果表明:不同破坏阶段的模型应力变化特征明显,与混凝土的宏观强度基本相符;不同组分的破坏模式差异显著,且内部骨料开始破坏时的抗压强度最高,数值模拟所得的混凝土试件破坏状态与试验结果基本一致;通过基于能量参数的指数型演化方式对损伤变量进行了计算,验证了基于脆性断裂的本构模型可有效预测混凝土试件的破坏过程。