混凝土应力图形简化对截面抗弯强度的影响

根据混凝土受压应力应变关系的常用曲线方程,对受弯截面压区混凝土应力进行了矩形应力简化,推导得到了等效矩形应力图形高度及应力强度的一般公式。选取4种应力应变关系模型,计算得到了矩形应力图形的简化结果,并分析了单筋截面不同模型的相对抗弯强度及其与GB50010—2002《混凝土结构设计规范》(简称《规范》)建议值的相对误差。分析表明,不考虑混凝土受压的软化性能将过高估计截面的承载力,《规范》建议值导致截面抗弯强度计算值提高近5%,且在截面高配筋率下更为显著。

钢筋混凝土梁用拉应力图形配筋存在问题的探讨

无论是钢筋混凝土深梁还是普通梁,用主拉应力图形配筋是不合理的,并比用正截面拉应力图形配筋的配筋量大.用正截面拉应力图形配筋的配筋量肯定比用弯矩配筋的配筋量大.对于普通梁,当用分段简单二次曲线逼近任意次数的应力曲线时,增大的幅度在9.3%～33.3%范围内;如果是线性分布应力图形,增大的幅度在23%～50%范围内;对于各类深梁,增大的幅度可能都是50%以上.无论梁的应力曲线偏离线性程度大小,都应该转换成内力,用弯矩计算配筋量.

应力图形法中混凝土承担拉力取值探讨

应力图形配筋法是非杆系混凝土结构最基本的配筋方法,其中混凝土承担拉力的取值对钢筋用量影响较大。现行《水工混凝土结构设计规范》对混凝土承担拉力的规定缺乏依据,也较为保守,文中选择上闸首结构底板为对象,对混凝土所能承担拉力的取值进行研究。首先对不同厚度底板进行应力图形配筋,然后采用钢筋混凝土非线性有限元方法,分析了开裂后结构裂缝截面钢筋承担的拉力与混凝土承担拉力之间的关系,根据裂缝面钢筋承担拉力应小于应力图形配筋时需要钢筋承担的拉力,且两者尽可能接近的原则,给出了混凝土承担拉力最大取值的建议,算例表明按该建议配筋能满足承载力的要求。

水工混凝土结构设计规范应力图形法配筋计算的比较

介绍了水工混凝土结构设计规范中应力图形法的演变过程,对比分析了4种规范配筋计算公式的差异,以承载板、泄洪深孔、升船机上闸首等实际工程为例计算配筋量。计算结果表明:应将SL 191—2008中允许混凝土承担的拉力不宜超过总拉力的30%修正为15%;SL 191—2008修正后,SDJ20—1978计算的配筋量最大,SL 191—2008居中,DL/T5057—2009最小;当承载板、泄洪深孔和升船机上闸首结构按平面问题计算时,DL/T5057—2009和DL/T 5057—1996计算的配筋量相近,最大仅相差4.1%;计算应力场未考虑温度作用时,通常混凝土承担的拉力取零,通过增加配筋量限制裂缝宽度。

圆形截面偏心受压构件的等效应力图形设计方法

对圆形截面偏心受压构件的压区混凝土等效应力图形的特征参数 ,包括应力平均分布系数以及合力作用位置系数等作了详细计算分析 ,并提出了参数取值的建议。

应力图形法在水工隧洞衬砌结构配筋计算中的应用

以花崖水库有压泄洪洞为例,建立了隧洞及围岩有限元整体模型,计算得到施工期、运行期工况下衬砌结构应力状态,对衬砌结构受力特性进行分析研究。结果表明:根据衬砌结构应力分布情况,采用《水工混凝土结构设计规范》(SL 191-2008)中按应力图形法配筋的原则,确定结构钢筋量,能很好地模拟结构实际受力状态,结果正确。采用弹性应力图形法进行衬砌结构配筋计算,是对水工隧洞结构配筋计算新方法进行有益尝试。成果可对同类工程设计、施工及运行管理提供参考。

一点的正应力三维图形

过一点的不同平面上的正应力随着平面法向的变化而改变。本文首次给出了一点的应力全量及其应力偏量中的正应力变化的三维图形 。

受压区混凝土应力图形及其等效特征值的评述

本文综述了国际上通常用于规范中的混凝土受压应力—应变曲线图形，对其用于承载能力极限状态下的正截面受压区混凝土的等效应力图形特征值作了分析；在按混凝土立方体或圆柱体抗压强度特征值划分等级的基础上，讨论了包括高强混凝土在内的受压混凝土的特性指标，对混凝土抗压强度设计值的选取作了分析和比较，提出了供修订规范作参考的建议。

昆都仑泄洪冲沙洞结构静动力三维有限元配筋计算

昆都仑水库是一座以防洪、供水为主的综合利用的中型水库。为改善水库泄洪条件,新建泄洪冲沙洞并布置于库区右岸山体内。首先,构建了泄洪冲沙洞三维有限元模型,模拟了各结构的精细构造部位;然后,采用三维线性有限单元法对泄洪冲沙洞开展静动力工况下变形、应力分析计算,基于有限元内力法进行内力计算并提出相应配筋方案;最后,进行结构限裂复核验算。选取的配筋计算方案实用可靠,为工程设计提供指导、验证复核作用并成功付诸实施。

白鹤滩拱坝底孔应力分析及配筋设计研究

高拱坝孔口周围应力分布复杂,需适当配筋改善孔口结构的受力状态,保证拱坝的安全运行。以白鹤滩拱坝3~#底孔为例,首先对施工期工况下孔口结构进行三维有限元计算,分析孔口周围的应力分布规律和产生机理,然后依据应力图形法对孔口进行配筋设计,最后采用钢筋混凝土有限元法对完成配筋的孔口进行非线性分析。结果表明:在坝体自重的作用下,混凝土泊松比效应是引起孔口顶、底板出现顺河向拉应力的主要原因;钢筋整体应力不高,配筋设计方案有较大的安全裕度,应力图形法偏于保守。但出于安全考虑,仍应采用应力图形法进行配筋设计。

SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式及其适用条件研究

检验设计标准中设计公式的计算精度及其适用条件是结构工程的重要研究内容之一。为检验现行行业标准《组合结构设计规范》(JGJ138-2016)中SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式的适用范围及其计算精度,将该标准中的5条基本假定表示成数学表达式,基于数学表达式严格推导了SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式的适用条件,建立了型钢腹板承受的轴向合力N_(aw)和其对合力点的力矩M_(aw)的计算式,并提出了适用条件的简化形式。采用文献中的SRC框架梁正截面受弯试件的试验数据,对建立的极限弯矩计算式、适用条件进行了验证,并与JGJ138-2016中的极限弯矩计算式、适用条件进行了对比。研究表明,SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式较JGJ138-2016中的计算式精度更高,JGJ138-2016中SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式的适用条件需进行修正。

混凝土坝预制廊道三维有限元分析及配筋方法

基于ANSYS提供的子模型技术,对碾压混凝土坝复杂廊道结构的应力变形规律进行仿真分析;选取预制廊道结构中拉应力区的典型截面,通过应力路径积分法计算各截面的最大拉力,并结合规范中弹性应力图形面积配筋法得到结构配筋参数。结果表明:该方法适用于廊道等孔口结构的受力变形分析与配筋计算,概念清晰,计算简单,配筋参数经济合理,能有效为大体积混凝土中的孔口结构设计提供可靠依据。

高水头溢洪道进口三维有限元配筋计算研究

高水头洞式溢洪道闸室结构复杂、受力较大,利用常规结构力学法计算,无联系大梁支撑部分简化为悬臂梁结构,最大位置作用水头较大,传统的结构力学法难以准确计算闸墩的内力情况,导致闸室的尺寸和配筋偏大,在实际工程中不具备可操作性,需加大截面尺寸。洞式溢洪道进口闸室不是单独的悬臂结构,弧门支座作为联系大梁连通左右闸墩,闸室的整体结构性好。有限元计算利用整体模型进行受力及配筋计算,整体性较好,更贴合实际。采用有限元分析能够清晰明了的反映应力分布规律和钢筋布置型式之间的关系,对于大体积复杂结构的配筋设计具有较为广泛的应用价值。为了优化结构,节约投资,采用三维有限元法计算洞式溢洪道进口闸室进行的内力,采用应力图形法进行结构配筋。研究成果安全可靠,可为类似工程提供参考。

碳纤维布约束加固混凝土偏压柱的试验研究与分析

通过5根碳纤维布约束加固混凝土柱的偏心受压试验,研究了加固后混凝土柱在不同偏心距荷载作用下的破坏特征和受力性能,对外包碳纤维布的横向应变、柱截面应变、侧向挠度以及极限承载能力等进行了分析。结果表明,碳纤维布约束加固小偏心受压混凝土柱是有明显效果的,随着偏心距的增大,加固效果逐渐减小;柱截面平均应变符合平截面假定;因偏心受压下混凝土受压膨胀不均匀碳纤维布存在拉应变梯度。根据拉应变梯度简化约束性能,提出修正的受压区等效矩形应力图形以及界限受压区相对高度值,并给出碳纤维布约束加固偏心受压柱的承载能力计算公式。

某水电站复杂非杆系结构程序化配筋设计

针对复杂非杆系结构配筋设计难度较大的问题,以某混凝土拱坝孔口为例,运用ABAQUS软件分析了最不利工况条件下的孔口应力。依据拉应力图形法原理,采用C#程序语言编制了配筋程序,实现了截面的剖切、应力的平面投影、拉应力面积的计算以及配筋截面面积计算等功能。研究结果可为非杆系结构工程配筋设计与施工提供参考。

铝合金矩形截面内高压成形塑性变形规律(英文)

采用实验和固体元数值模拟研究了铝合金矩形截面内高压成形过程塑性变形的发生与发展规律,给出了主应力三维图形可视化表征及在屈服柱面上的应力轨迹,分析了典型点应力及应变状态。结果表明:在矩形截面内高压成形过程中,圆角区外层首先发生屈服,圆角区内层两端部分各约1/4区域最后进入塑性变形。圆角区应变状态为沿着厚向缩短和环向伸长的趋势变化,过渡点最先发生塑性变形并且等效应变始终最大。在变形过程中随着内压的增大,过渡点的轴向应力始终为拉应力。

予应力钢筋混凝土结构裂缝出现的计算

裂缝出现的计算,在予应力钢筋混凝土结构中具有特别重要的意义,尤其是对第一、二类抗裂性要求的结构。但是计算裂缝出现的方法,却是多种多样的。目前在西欧及美国在计算予应力钢筋混凝土结构的裂缝出现中仍采用弹性理论的方法,在苏联的予应力钢筋混凝土结构设计规程(CH10—57)中,在计算受弯、偏心受压及偏心受拉构件裂缝出现时,只考虑了受拉区混凝土的塑性变形,而受压区混凝土仍认为是处在弹性工作阶段。

某水电站扩建工程进水口前段内力及配筋计算

以某水电站扩建工程进水口前段为例,利用ANSYS软件计算了竣工工况、校核洪水位工况、正常运行工况下的应力云图,比较得出竣工工况为其控制工况,进而采用非杆件体系钢筋混凝土结构的应力图形法,对进水口前段直线段左边墙底部外侧x向进行配筋计算,结果可指导设计施工。

大体积非杆系混凝土承载板的配筋

以实际工程为背景,采用模拟施工法和叠合梁法计算大体积非杆系混凝土承载板的应力,讨论两种方法所得结果的区别及不同弹性模量随时间变化的计算公式对计算结果的影响,再按应力图形法进行承载力配筋,并采用钢筋混凝土有限元法进行裂缝验算。计算结果表明:采用模拟施工法计算时,不同弹性模量随时间变化的计算公式对最大主拉应力与关键截面的主拉应力影响不大;虽然模拟施工法得到的拉应力最大值大于叠合梁法,但两者所得应力分布规律相同,关键截面的主拉应力和承载力所需的配筋量相近;按应力图形法所配钢筋能满足裂缝宽度的要求;大体积非杆系混凝土承载板的配筋设计可采用简单的叠合梁法计算应力分布,按应力图形法配筋,除特别重要的结构外一般可不用钢筋混凝土有限元法进行裂缝宽度计算。

钢筋混凝土开孔深梁有限元分析与设计研究

钢筋混凝土深梁受力不同于浅梁,梁腹开孔后受力更趋复杂。现有的设计方法对深梁行为的解释不够完备,设计结果的适用性难以判断,设计规范也没有给出开孔深梁的设计条文。为研究深梁设计方法的有效性,本文采用了非线性有限元分析方法,引入适合混凝土结构非线性分析的断裂塑性模型,并考虑钢筋粘结滑移效应,对一系列开双孔或偏孔钢筋混凝土深梁试验进行仿真分析,所得结果与试验结果吻合良好,能够准确预测深梁在裂缝、破坏形态及承载力等方面的受力特征。研究表明现有的深梁设计方法中,压拉杆模型方法相较内力法和应力图形法更加经济有效。在仿真分析的基础上,提出了一种对开孔深梁具有普遍适用性的非线性设计方法,其设计结果具有高承载力、较好延性、经济的配筋量和充分的材料利用率的优点。