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Stiffness degradation-based damage model for RC members and structures using fiber-beam elements 被引量:2
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作者 Guo Zongming Zhang Yaoting +1 位作者 Lu Jiezhi Fan Jian 《Earthquake Engineering and Engineering Vibration》 SCIE EI CSCD 2016年第4期697-714,共18页
To meet the demand for an accurate and highly efficient damage model with a distinct physical meaning for performance-based earthquake engineering applications, a stiffness degradation-based damage model for reinforce... To meet the demand for an accurate and highly efficient damage model with a distinct physical meaning for performance-based earthquake engineering applications, a stiffness degradation-based damage model for reinforced concrete (RC) members and structures was developed using fiber beam-column elements. In this model, damage indices for concrete and steel fibers were defined by the degradation of the initial reloading modulus and the low-cycle fatigue law. Then, section, member, story and structure damage was evaluated by the degradation of the sectional bending stiffness, rod-end bending stiffness, story lateral stiffness and structure lateral stiffness, respectively. The damage model was realized in Matlab by reading in the outputs of OpenSees. The application of the damage model to RC columns and a RC frame indicates that the damage model is capable of accurately predicting the magnitude, position, and evolutionary process of damage, and estimating stow damage more precisely than inter-story drift. Additionally, the damage model establishes a close connection between damage indices at various levels without introducing weighting coefficients or force-displacement relationships. The development of the model has perfected the damage assessment function of OpenSees, laying a solid foundation for damage estimation at various levels of a large-scale structure subjected to seismic loading. 展开更多
关键词 fiber beam-column element stiffness degradation damage index reinforced concrete column reinforced concrete frame
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预埋钢管钢筋混凝土柱-钢梁装配式节点力学性能试验研究
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作者 潘天童 祝磊 +3 位作者 孙海林 田春雨 王美 尹飞 《施工技术(中英文)》 CAS 2024年第20期159-166,共8页
为研究轴压比和预埋钢管对采用端板螺栓连接的钢筋混凝土柱-钢梁节点力学性能的影响,提出了一种新型钢筋混凝土柱-钢梁装配式节点,采用预埋钢管代替原有PVC管并预留高强对穿螺栓孔道,对不同轴压比下的6个试件进行梁端静力加载试验。根... 为研究轴压比和预埋钢管对采用端板螺栓连接的钢筋混凝土柱-钢梁节点力学性能的影响,提出了一种新型钢筋混凝土柱-钢梁装配式节点,采用预埋钢管代替原有PVC管并预留高强对穿螺栓孔道,对不同轴压比下的6个试件进行梁端静力加载试验。根据试验参数,利用有限元分析软件ABAQUS进行建模并加以验证。试验结果表明,除2个试件由于焊缝断裂导致试验终止外,其余试件破坏形态均为梁铰破坏,预埋钢管相比PVC管提高了钢筋混凝土柱节点域抗剪能力,起到了保护作用;6个试件均属于半刚性节点,预埋钢管对于提高节点初始刚度和承载力有一定作用,但并不显著,节点初始刚度和承载力随轴压比的增大而提高;采用有限元分析软件ABAQUS进行模拟,与试验结果吻合,验证了有限元建模方法的合理性,为此种新型节点的后续研究和设计应用提供了参考依据。 展开更多
关键词 钢筋混凝土柱 钢梁 节点 轴压比 试验 有限元分析 承载力 刚度
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基于ABAQUS的CFRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究 被引量:4
3
作者 张耀文 刘旭娟 +1 位作者 马东磊 王艳超 《广州航海学院学报》 2023年第1期77-82,共6页
为探究CFRP(碳纤维复合增强材料)加固钢筋混凝土梁对其受弯力学性能的影响,采用ABAQUS有限元分析软件建立模型,设计7条不同类型的加固钢筋混凝土梁,以CFRP材料侧贴高度及侧贴层数为变量进行数值分析.模型试验结果表明,加固后钢筋混凝土... 为探究CFRP(碳纤维复合增强材料)加固钢筋混凝土梁对其受弯力学性能的影响,采用ABAQUS有限元分析软件建立模型,设计7条不同类型的加固钢筋混凝土梁,以CFRP材料侧贴高度及侧贴层数为变量进行数值分析.模型试验结果表明,加固后钢筋混凝土梁内应力重分布,结构梁损伤程度减轻,增加结构整体耗能,侧贴CFRP抑制结构梁挠度变形.同时得到侧贴CFRP结构梁的最佳侧贴高度及侧贴层数,为今后钢筋混凝土梁抗震加固提供一定理论依据. 展开更多
关键词 CFPR材料 钢筋混凝土梁 有限元分析 侧贴高度 侧贴层数
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混凝土结构抗震非线性分析模型、方法及算例 被引量:139
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作者 叶列平 陆新征 +2 位作者 马千里 汪训流 缪志伟 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2006年第S2期131-140,共10页
结构在大震作用下会进入非线性并产生损伤,准确预测地震荷载下钢筋混凝土结构的非线性行为,对评估混凝土结构的抗震安全性具有重要意义。清华大学土木工程系近年来开发的适用于钢筋混凝土杆系结构的纤维模型THUFIBER程序,适用于预应力... 结构在大震作用下会进入非线性并产生损伤,准确预测地震荷载下钢筋混凝土结构的非线性行为,对评估混凝土结构的抗震安全性具有重要意义。清华大学土木工程系近年来开发的适用于钢筋混凝土杆系结构的纤维模型THUFIBER程序,适用于预应力混凝土杆系结构的纤维模型NAT-PPC程序,以及适用于剪力墙结构的分层壳墙元模型的非线性分析程序。这些程序可以直接将构件的非线性节点力(轴力、剪力和弯矩)、节点变形(平动和转动)和材料的非线性应力-应变行为联系起来,可以模拟各种复杂受力构件的滞回行为和轴力-双向弯曲-剪切耦合行为,借助通用有限元程序方便的前后处理功能和非线性计算功能,该程序可以准确模拟地震作用下结构的三维非线性地震响应,也可模拟爆炸、倒塌等极端非线性行为,通过一系列的数值分析与试验结果的对比和工程应用算例,说明所研发程序的精度和计算能力。 展开更多
关键词 钢筋混凝土 地震 非线性 杆件 纤维模型 剪力墙 分层壳单元
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基于刚度退化和纤维单元的RC构件损伤模型 被引量:7
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作者 郭宗明 张耀庭 +2 位作者 樊剑 卢杰志 罗敏 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期76-87,共12页
为了评估钢筋混凝土(RC)构件的损伤状态,在Maltab中建立了基于刚度退化和纤维梁柱单元的损伤模型.首先在OpenSees中建立基于纤维梁柱单元的构件、结构数值分析模型,将分析模型所得到的纤维应力、应变值导入在Matlab中所建立的损伤模型,... 为了评估钢筋混凝土(RC)构件的损伤状态,在Maltab中建立了基于刚度退化和纤维梁柱单元的损伤模型.首先在OpenSees中建立基于纤维梁柱单元的构件、结构数值分析模型,将分析模型所得到的纤维应力、应变值导入在Matlab中所建立的损伤模型,并计算纤维、截面、构件的损伤值.所建立的损伤模型使用再加载刚度退化定义混凝土纤维的损伤,使用低周疲劳准则定义钢筋纤维的损伤,使用塑性应变定义预应力筋的损伤,并分别使用截面抗弯刚度退化、杆端抗弯刚度退化评估截面、构件的损伤.最后,选取循环荷载作用下的一榀预应力混凝土框架结构试验,对所建立损伤模型的适用性进行验证.结果表明:该损伤模型不仅可以准确地预测构件的损伤状态,而且可通过刚度组装和静力凝聚方法在各层次损伤指数间建立紧密的联系.此外,所建立的损伤模型将来可被嵌入OpenSees,直接实现针对混凝土构件和结构的损伤评估. 展开更多
关键词 刚度退化 纤维梁柱单元 静力凝聚 损伤指数 钢筋混凝土构件
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外贴钢板加固钢筋混凝土梁有限元分析 被引量:6
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作者 刘海祥 洪晓林 陆采荣 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2003年第3期27-31,共5页
对外贴钢板加固钢筋混凝土梁分别建立了钢筋混凝土、胶结层和钢板三个力学模型,即采用相应的材料本构关系和不同的有限单元形式,分析了加固梁的整体性能及胶结层的受力情况。结果表明,加固钢板沿梁长度向的两端部切向应力较大;胶结层的... 对外贴钢板加固钢筋混凝土梁分别建立了钢筋混凝土、胶结层和钢板三个力学模型,即采用相应的材料本构关系和不同的有限单元形式,分析了加固梁的整体性能及胶结层的受力情况。结果表明,加固钢板沿梁长度向的两端部切向应力较大;胶结层的厚度对胶结层的切向应力和加固梁的整体性能影响均较小。 展开更多
关键词 钢筋混凝土 钢板 胶结层 加固 有限单元法 力学模型
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钢筋混凝土空间单元研究 被引量:4
7
作者 黄荣杰 杜太生 宋天霞 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期78-80,共3页
在钢筋混凝土平面单元研究的基础上 ,对目前已有的钢筋混凝土空间有限元模型进行了研究分析 ,指出了这些模型存在的问题 ;同时 ,分别针对 y向、x ,y向及多层配有钢筋的空间六面体单元 ,建立了较符合结构实际和材料力学性态的钢筋混凝土... 在钢筋混凝土平面单元研究的基础上 ,对目前已有的钢筋混凝土空间有限元模型进行了研究分析 ,指出了这些模型存在的问题 ;同时 ,分别针对 y向、x ,y向及多层配有钢筋的空间六面体单元 ,建立了较符合结构实际和材料力学性态的钢筋混凝土有限元模型 。 展开更多
关键词 钢筋混凝土 有限元 单元模型 单元刚度矩阵
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锈蚀RC梁抗弯承载力计算方法研究 被引量:3
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作者 刘廷滨 贾汝波 +2 位作者 张晨宇 靳文强 赵建昌 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期789-795,共7页
工程中钢筋混凝土梁纵向受力钢筋锈蚀情况复杂,梁上作用荷载形式多变.为获取锈蚀RC(reinforced concrete)梁的抗弯承载能力,以锈蚀钢筋混凝土简支梁为研究对象,将锈蚀RC梁视为由混凝土和锈蚀底部纵筋组成的存在粘结-滑移的组合梁,依据... 工程中钢筋混凝土梁纵向受力钢筋锈蚀情况复杂,梁上作用荷载形式多变.为获取锈蚀RC(reinforced concrete)梁的抗弯承载能力,以锈蚀钢筋混凝土简支梁为研究对象,将锈蚀RC梁视为由混凝土和锈蚀底部纵筋组成的存在粘结-滑移的组合梁,依据混凝土与锈蚀钢筋之间的变形协调条件,给出了以挠度表达的锈蚀RC简支梁平衡微分方程;将平衡微分方程的齐次解作为单元形函数,推导出了锈蚀钢筋混凝土梁的单元刚度矩阵、等效节点荷载列阵以及每一荷载步锈蚀梁的内力计算公式;建立了能准确反应简支梁上荷载作用形式以及钢筋锈蚀状况的锈蚀RC梁抗弯承载力计算模型;最后通过17根锈蚀RC简支梁的试验数据对建议计算方法进行验证.验证结果表明,抗弯承载力试验值与计算值之比的平均值为1.06,方差为0.012,二者吻合良好,该计算方法准确. 展开更多
关键词 钢筋混凝土 简支梁 锈蚀 刚度矩阵 抗弯承载力 计算方法
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超高性能混凝土薄层加固法在槽形梁桥中的应用 被引量:18
9
作者 刘超 马汝杰 +1 位作者 王俊颜 刘国平 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期112-116,共5页
预应力混凝土槽形梁桥的主梁连接板在运营过程中易产生开裂病害,为修复桥面板的裂缝,改善桥梁受力,提出超高性能混凝土(UHPC)薄层加固法(在桥面板底部浇筑1层UHPC,与原结构整体受力),以沪嘉高速公路蕰藻浜大桥加固项目为背景,论述该方... 预应力混凝土槽形梁桥的主梁连接板在运营过程中易产生开裂病害,为修复桥面板的裂缝,改善桥梁受力,提出超高性能混凝土(UHPC)薄层加固法(在桥面板底部浇筑1层UHPC,与原结构整体受力),以沪嘉高速公路蕰藻浜大桥加固项目为背景,论述该方法在该桥加固中的应用。为检验加固效果,采用ANSYS建立甲式桥面板(槽形主梁连接板)的局部有限元模型进行应力分析,并通过荷载试验分析甲式桥面板加固前、后的受力及变形。通过理论和试验分析可知:加固后,在车辆荷载作用下,甲式桥面板的横向应力降至0.5 MPa以下,UHPC层拉应力为2.5MPa;甲式桥面板的横向应变降低了约65%,竖向挠度降低了约60%;UHPC层的应力实测值与有限元理论值基本一致。说明UHPC薄层加固法可有效改善桥面板受力,提高桥面板的刚度,减小桥面板的挠度。 展开更多
关键词 公路桥 槽形梁 预应力混凝土结构 超高性能混凝土 薄层加固法 有限元法 荷载试验 桥梁加固
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钢筋混凝土空间梁单元刚度矩阵研究 被引量:2
10
作者 黄荣杰 杜太生 宋天霞 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期116-118,共3页
采用2个节点和7个自由度的形式描述钢筋混凝土(RC)空间梁单元的变形,进而导出梁单元应变矩阵口,并根据一般刚体计算公式得出RC梁单元刚度矩阵K.与此同时,考虑了三种情形下,即不考虑横向剪切、考虑横向剪切和考虑横向箍筋时的Ke... 采用2个节点和7个自由度的形式描述钢筋混凝土(RC)空间梁单元的变形,进而导出梁单元应变矩阵口,并根据一般刚体计算公式得出RC梁单元刚度矩阵K.与此同时,考虑了三种情形下,即不考虑横向剪切、考虑横向剪切和考虑横向箍筋时的Ke的显式.实例证明箍筋能使承载力提高15%~20%. 展开更多
关键词 钢筋混凝土空间梁单元 刚度矩阵 工程经济收益
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钢筋混凝土梁单元双非线性分析的共旋坐标法 被引量:2
11
作者 邓继华 邵旭东 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期11-15,共5页
针对已有的钢筋混凝土梁单元非线性分析模型采用较多的假定和近似从而导致计算量增大及计算精度下降的问题,基于共旋坐标法建立了考虑材料和几何非线性的任意截面钢筋混凝土梁的数值分析模型.首先利用虚功原理计算共旋坐标系下完全粘结... 针对已有的钢筋混凝土梁单元非线性分析模型采用较多的假定和近似从而导致计算量增大及计算精度下降的问题,基于共旋坐标法建立了考虑材料和几何非线性的任意截面钢筋混凝土梁的数值分析模型.首先利用虚功原理计算共旋坐标系下完全粘结钢筋混凝土梁考虑材料非线性的切线刚度矩阵,再通过结构坐标系与共旋坐标系下节点力之间及节点位移之间的总量关系及微分导出的增量关系,最终获得钢筋混凝土梁在结构坐标系中考虑几何与材料双重非线性的切线刚度矩阵.算例结果表明,本文算法可减少计算量、不累积误差、精度高. 展开更多
关键词 钢筋混凝土 梁单元 共旋坐标法 双非线性 微分法 切线刚度矩阵
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预应力混凝土弧形杆的单元分析 被引量:2
12
作者 陈晓宝 李伟 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2003年第4期553-557,共5页
建筑物中预应力混凝土曲梁的应用越来越广泛,为编制能设计含有预应力混凝土曲杆单元的建筑结构设计软件,需对预应力混凝土弧形杆进行单元分析。根据力学基本原理导出圆弧形曲杆的单元刚度矩阵和节点荷载列阵,并以等代直杆形式给出常用... 建筑物中预应力混凝土曲梁的应用越来越广泛,为编制能设计含有预应力混凝土曲杆单元的建筑结构设计软件,需对预应力混凝土弧形杆进行单元分析。根据力学基本原理导出圆弧形曲杆的单元刚度矩阵和节点荷载列阵,并以等代直杆形式给出常用曲杆预应力等效节点荷载的计算方法。 展开更多
关键词 预应力混凝土弧形杆 单元刚度矩阵 荷载列阵 预应力钢索 建筑设计软件
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粘贴不同层数CFRP加固梁受力性能有限元分析 被引量:3
13
作者 吴维彬 赵朝华 吴育後 《西南师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期90-94,共5页
碳纤维增强聚合物(CFRP)加固技术日趋成熟,但加固钢筋混凝土梁所需CFRP的层数却常以经验确定,导致CFRP粘贴层数偏多,趋于保守,造成浪费.以实测材料参数为依据,通过ANSYS有限元模型,计算粘贴不同层数CFRP后梁的受力性能,找到最佳粘贴层数... 碳纤维增强聚合物(CFRP)加固技术日趋成熟,但加固钢筋混凝土梁所需CFRP的层数却常以经验确定,导致CFRP粘贴层数偏多,趋于保守,造成浪费.以实测材料参数为依据,通过ANSYS有限元模型,计算粘贴不同层数CFRP后梁的受力性能,找到最佳粘贴层数,为工程实践提供参考.计算结果表明,粘贴CFRP的梁承载力及变形性能大幅提高,通过分析,提出两点主要影响因素及其可能导致的结果,并推测了试验裂缝的分布模式及发展状态. 展开更多
关键词 CFRP 钢筋混凝土梁 层数 有限元模拟 承载力 变形性能 裂缝
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同济路立交桥空心板梁桥加固方案比选 被引量:20
14
作者 刘超 邹宇罡 赵正 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期118-123,共6页
上海同济路立交桥空心板梁在运营多年后出现了纵向贯穿裂缝及大量铰缝破坏,为修复桥面病害,提出了常规加固方案(厚11cm的普通混凝土铺装层)与超高性能混凝土(UHPC)薄层加固方案(厚8cm的普通混凝土铺装层+厚3cm的UHPC铺装层)2种加固方案... 上海同济路立交桥空心板梁在运营多年后出现了纵向贯穿裂缝及大量铰缝破坏,为修复桥面病害,提出了常规加固方案(厚11cm的普通混凝土铺装层)与超高性能混凝土(UHPC)薄层加固方案(厚8cm的普通混凝土铺装层+厚3cm的UHPC铺装层)2种加固方案。为选择合理的加固方案,采用有限元分析软件MIDAS FEA建立了局部及全桥模型,分析了2种方案下空心板梁的破坏模态和桥面铺装层应力,并进行了悬臂梁模拟加载试验。结果表明:UHPC薄层加固方案可以大幅提高结构的极限承载力,较常规方案铺装层的承载力提高85.5%,且能够保持板梁的横向整体受力。因此,该桥选择UHPC薄层加固方案进行维修加固。 展开更多
关键词 预制空心板梁桥 超高性能混凝土 铰缝破坏 有限元法 薄层加固 试验 桥梁加固
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基于实体退化组合单元的钢筋混凝土多梁式T梁非线性分析 被引量:1
15
作者 张剑 汪锋 +2 位作者 梁清宇 杨婷 田嘉伟 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期276-282,共7页
根据实体退化壳单元理论,推导单元的位移场,建立钢筋混凝土多梁式T梁的实体退化组合单元模式,其中纵向受力钢筋采用空间杆单元处理,并推求了其对实体退化组合单元刚度矩阵的贡献。采用Ottosen四参数屈服准则,考虑混凝土的材料非线性,以... 根据实体退化壳单元理论,推导单元的位移场,建立钢筋混凝土多梁式T梁的实体退化组合单元模式,其中纵向受力钢筋采用空间杆单元处理,并推求了其对实体退化组合单元刚度矩阵的贡献。采用Ottosen四参数屈服准则,考虑混凝土的材料非线性,以及通过V.Karman假设考虑了结构的几何非线性,分析几何非线性对此结构的影响。典型算例分析表明:考虑双重非线性的钢筋混凝土多梁式T梁的实体退化组合单元的计算结果与试验资料吻合良好;当偏载加载时,加载端边梁的受力钢筋应力发展较为迅速而首先达到屈服应力,其余各主梁的受力钢筋应力依次发展,直至结构破坏;对于钢筋混凝土多梁式T梁类实体结构,材料非线性效应明显,但几何非线性效应在一定范围内可以不计入。 展开更多
关键词 钢筋混凝土 多梁式T梁 实体退化组合单元 非线性 刚度矩阵 位移场
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对称粘钢加固钢筋混凝土梁的短期刚度与挠度研究 被引量:1
16
作者 钟伟 卢海林 《长江大学学报(自科版)(上旬)》 CAS 2008年第4期375-377,共3页
在混凝土加固规范基础上讨论了对称粘钢加固钢筋混凝土简支梁极限弯矩公式和刚度公式。计算了粘钢加固钢筋混凝土梁的挠度并对粘钢加固钢筋混凝土梁建立钢筋混凝土粘结钢筋、钢板结构有限元模型以模拟挠度,验证挠度误差。
关键词 粘钢加固 钢筋混凝土梁 刚度 有限元
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钢筋混凝土平面问题单元模型研究 被引量:1
17
作者 朱海堂 吉瑞林 张静 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 2002年第4期60-63,共4页
针对现有钢筋混凝土平面单元模型所存在的问题 ,建立了在各种配筋形式下钢筋混凝土平面问题四边形单元组合模型 ,导出了这些模型的单元刚度矩阵的一般表达式 .与弥散单元模型的对比分析表明 ,组合单元模型不仅符合有限元离散的基本理论 ... 针对现有钢筋混凝土平面单元模型所存在的问题 ,建立了在各种配筋形式下钢筋混凝土平面问题四边形单元组合模型 ,导出了这些模型的单元刚度矩阵的一般表达式 .与弥散单元模型的对比分析表明 ,组合单元模型不仅符合有限元离散的基本理论 ,而且可较精确地反映钢筋的实际结构作用 ,具有较强的实用性 . 展开更多
关键词 平面问题 钢筋混凝土 有限元 单元模型 刚度矩阵 结构 材料 力学性能
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钢筋混凝土构件在压弯剪扭作用下的截面非线性刚度矩阵 被引量:3
18
作者 叶英华 刘广义 《哈尔滨建筑大学学报》 1996年第2期20-24,共5页
本文详细地考虑混凝土和钢筋对刚度矩阵的贡献,推导出了钢筋混凝土构件在压弯剪扭复合荷载作用下的截面非线性刚度矩阵的详细表达式.
关键词 钢筋混凝土 压弯剪扭构件 非线性 刚度矩阵
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钢筋混凝土开洞梁的刚度研究 被引量:1
19
作者 马爱民 乔瑞平 《四川建材》 2015年第5期61-62,共2页
为了增加建筑结构的净高,采用混凝土梁上开洞的方式,降低工程造价。首先对钢筋混凝土开洞梁孔洞的构造措施进行了概述,其次主要对钢筋混凝土开洞梁的刚度进行了研究讨论,最后对混凝土开洞梁今后的研究进行了展望。
关键词 钢筋混凝土 开洞梁 刚度 有限元 模型
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钢筋混凝土异形柱空间非线性单元刚度矩阵研究
20
作者 李冰 张鹏 莫测先 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2007年第z1期225-229,共5页
为了更好地模拟异形柱结构的空间受力特性,采用实际刚度法建立了异形柱空间非线性单元刚度矩阵,并将计算结果与现有商业有限元软件的分析结果进行了对比。
关键词 钢筋混凝土 异形柱 非线性有限元 刚度矩阵
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