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    188宝金博页面版: 水工钢筋混凝土结构有限元设计计算原则

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    内容提示： 第 25 卷第 5 期 V o1． 25 No ． 5 水 利 水 电 科 技 进 展 A dvances in Science and T echnology of W ater R esources 2005 年 l0 月 Oct ．2005 水工钢筋混凝土结构有限元设计计算原则 汪基伟 ， 张雄 文 ( 河海 大学 土木 工程学院 ， 江苏 南京210098) 摘要： 通过分析若干结构工程设计遇到的困难和钢筋混凝土有限单元 法的优 势， 指 出钢筋混凝土有 限单元法应用于水工结构设计与分析是十分必要的， 也是十分有效的． 通过对本构关系、 单元模 型、 裂缝模型、 材料强度和荷载取值等关键问题的讨论， 提 出了应用钢筋混凝土有限元法进行水工结构 设 计 时应 ...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：35 | 上传日期：2013-10-14 12:59:09 | 文档星级：
    第 25 卷第 5 期 V o1． 25 No ． 5 水 利 水 电 科 技 进 展 A dvances in Science and T echnology of W ater R esources 2005 年 l0 月 Oct ．2005 水工钢筋混凝土结构有限元设计计算原则 汪基伟 ， 张雄 文 ( 河海 大学 土木 工程学院 ， 江苏 南京210098) 摘要： 通过分析若干结构工程设计遇到的困难和钢筋混凝土有限单元 法的优 势， 指 出钢筋混凝土有 限单元法应用于水工结构设计与分析是十分必要的， 也是十分有效的． 通过对本构关系、 单元模 型、 裂缝模型、 材料强度和荷载取值等关键问题的讨论， 提 出了应用钢筋混凝土有限元法进行水工结构 设 计 时应 遵循 的计 算原 则 ． 关键词 ： 钢筋混凝土； 结构设计 ； 有限元法 ； 计算原则 中图分类号： TV314； TV332 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1006— 7647(2005)05— 0044— 04 C alcula tion principle for f i nite element desig n of hydrau l ic reinforced concrete structures／ ／ WA NG J i— wei，ZHA NG Xiong- wen( College o f Civil Engin eering ，Hoh ai University ，Ⅳ n n g 210098 ，Chin a ) A bstract： From an analysi s of some dif f i culti es occurr ing i n the design of several hydrau lic stru ctures and the advantages of t h e reinforced concrete f i nite element method ( RCFEM) ，it iS concluded that RCFEM iS necessary ，applicable，and effective for d esign and analysis of hydraulic structures ． Based on a discus s ion of some key pm blems i n stru ctural design ， such as the constitutive r e lati on ship ，element model ，crack model ，material strength ，and l oad determi nation ，t h e ca l culation pr i nciple ，whi ch should b e foll ow ed in hydraul ic structur e design with R CF E M ，is p r e sented ． K ey wo rds ：rein f orced concr e te ；stm ctural design ；F E M ；ca l cul ation pr i nciple 1计 的必要性 钢筋 混凝 土有 限元法 应 用 于水 工结 构设 在我国除连续梁或框架结 构外， 大部分结构是 按线弹性理论计算得到的内力 (下简称线性 内力 )来 进行配筋设计的 ． 理论上 ， 该方法对静定结构是完全 合理的 ． 对超静定结构 ， 用线弹性理论计算 内力 ， 用 设计规范的截面极 限状态法计算钢筋用量 ， 逻辑上 是矛盾 的． 但理论分析与试验证明， 按线性内力配筋 对大多数结构而言是合适 的? ． 然而对某些结构 ， 混 凝土开裂会使结构的实际内力与线性 内力有显著差 别 ， 此时按线性内力配筋就变得不合理 ． 钢筋混凝土 有限元法 ( 以下简称 RCFEM) 能够 考虑 钢筋 、 混凝 土、 钢筋与混凝土黏结滑移等材料 的非线性 ， 模拟结 构的破坏过程， 是 这类结构配筋设计或结构 分析的 种有效方法 ． 本文从非杆 系结构 、 有接触支撑结构 配筋设计遇到的问题来 阐述 RCFEM 应用于水工结 构设计的必要性 ． 1． 1非杆系结构 所谓非杆系结构是指无法用结构力学计算 内力 一的结构 ， 以往这类结构只能采用应力图形法配筋 J ． 该方法在理论上是不合理 的， 在实际应用上也有 困 难 ， 表现在 ： ①应力图形法的思想是用线性计算得到 的截面主拉应力 图形来计算钢筋面积 ， 而实际上 当 钢筋起作用时混凝土早已开裂 ， 线性计算得到的应 力图形 已不存在 ， 此时用一个实际不存在的应力 图 形作为设计依据 ， 理论上不合理 ； ②该方法设计的钢 筋用量一般认为能满足承载能力 的要求， 但无法计 算裂缝宽度 ， 而裂缝宽度对水工结构是极其重要的， 有时按应力图形配筋法确定的钢筋用量不足以控制 裂缝 宽 度 ． 例 如 ： 三 峡 升 船 机 上 闸首 设 计 水 头 34． 0m， 当采用钢筋混凝土方案 和按应力 图形 配筋 法配 筋 时， 底 板 需 配 筋 7 x 虫 36 @ 100， 排 距 为 250 mm． 但 RCFEM计算结果表 明， 如此配筋在设计 水头时裂缝宽度最大值在底板表面为 0． 37mm、 内部 为 1． 01mm， 呈表面窄、 内部宽的形态， 说明应力图形 法得到的配筋虽能满足承载能力 的要求， 但 内部变 形得不 到有效 约束 ， 不能 满足 最大 允许裂 缝宽度 0． 20mm的要求 J ． 从这个实例 可看 出按应力 图形 法配筋的不安全性 ， 以及采用 RCFEM 的必要性 ． 基金项 目： 江苏省水利科技项 目( 2001170) ； 河海大学院士基金项 目( HHYS003) 作 者简介 ： 汪基伟( 1962一 ) ， 男 ， 浙 江安吉人 ， 教授 ， 博士 ， 从事混凝土结构研究 ‘44。 水利水电科技进展 ， 2005， 25(5)Te l ： 025— 83786335 E-ms／ ／ ： jz@hhu． edu． cn http： I l kkb． hhu． e du． cn 维普资讯 http://www.cqvip.com

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