钢筋混凝土板的塑性损伤开裂研究

混凝土开裂问题和钢筋-混凝土相互作用问题,一直是钢筋混凝土结构研究的热点。应用混凝土塑性损伤开裂模型,引入双弹簧单元来模拟钢筋-混凝土的粘结滑移作用,对Satish C Jain试验的钢筋混凝土板进行数值模拟,并将模拟结果与试验结果作了对比。对比分析结果验证了采用粘结滑移单元与混凝土塑性损伤模型相结合的方法,能够较好地处理混凝土开裂和钢筋混凝土相互作用问题。

X-cor夹层结构的有限元模型

结合有限元模型中对Z-pin的处理方式,提出整体式、组合式以及分离式3种计算模型,分析其适用性及优缺点。在桥联力实验和Z-pin从泡沫拔脱实验研究的基础上,提出分离式有限元模型,引入双弹簧联结单元来揭示Zpin和泡沫及面板之间相互作用的细观机理;其中平行于Z-pin单元接触面的弹簧(刚度)用来模拟计算界面相对滑移和粘接应力,垂直于单元接触面的弹簧(刚度),用于定义层压板、泡沫与Z-pin法向的接触,实现了X-cor夹层结构力学行为和界面失效的有限元仿真计算。

锚杆与土体相互作用的数值仿真计算

采取Lagrange差分法,用双弹簧单元模拟锚杆单元,对锚杆拉拔工况下的应力变形特征进行数值仿真计算。在锚头处锚杆轴力最大,沿着锚杆体呈现出逐渐减小的趋势。由于锚杆的拉拔,在其与土体之间产生相对位移,引起界面上产生相互摩擦力。由于锚杆与岩土体的相互作用,在锚头和锚尾部周边土体形成应力集中区域。随着拉拔位移的增大,锚杆的锚固力也不断增大。土体周围的压力越大,相同锚头位移所需的拉拔荷载越大。随着锚杆长度的增大,锚固系统能够发挥的极限锚固力也增大,二者呈线性关系。沿着杆体长度方向,锚杆的锚固力呈现非线性减小。