采用等效平面桁架单元对钢筋混凝土结构进行非线性分析

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发布时间：2021-09-06

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采用等效平面桁架单元对钢筋混凝土结构
进行非线性分析
吴方伯1 ,丁先立3 ,周绪红2 ,何韶瑶1
(11 湖南大学土木工程学院,湖南长沙410082 ; 21 长安大学,陕西西安710064 ;
31 广州市地下铁道设计研究院,广东广州510010)
摘要:本文根据钢筋混凝土结构构件力学性能,运用有限元的基本思想,将钢筋混凝土微元体等效成平面桁架单元对钢
筋混凝土结构进行非线性分析。理论分析和计算结果表明,用此模型对钢筋混凝土结构构件平面应力问题进行分析是
可行的,它能满足工程精度要求,而且在加载过程中可以很容易追踪裂缝开展顺序、裂缝位置和开裂程度,同时使计算模
型简单化。
关键词:等效平面桁架单元; 微元体; 非线性; 平面应力; 钢筋混凝土结构
中图分类号:TU3751402 　　文献标识码:A
Study on the nonlinear analysis of reinforced concrete structures by
equivalent plane truss element method
WU Fangbo1 , DING Xianli3 , ZHOU Xuhong2 , HE Shaoyao1
(11College of Civil Engineering , Hunan University , Changsha 410082 , China ; 21 Chang’an University , Xi’an 710064 , China ;
31 Design Institute of Guangzhou Metro Corporation , Guangzhou 510010 , China)
Abstract : Based on the mechanical performance of reinforced concrete structure members and the thought of finite element
method , the reinforced concrete structures are nonlinearly analyzed by using the equivalent plane truss element to replace the
micro element in this paper. Theoretical analysis and numerical examples showed that this model is feasible to analyze planar
stress problems of reinforced concrete structures. It can satisfy the requirements of engineering precision. The appearing
sequence , location and degree of cracks of the structures under loads can be easily traced. In the meantime , the mechanical
calculation model of the structure can also be simplified.
Keywords : equivalent plane truss element ; micro element ; nonlinearity ; planar stress ; reinforced concrete structure
作者简介:吴方伯(1954 - 　) ,男,湖南长沙人,教授。
收稿日期:2004 年12 月
1 　前言
1967 年,美国学者NGO 和SCORDELIS 最早把有
限单元法应用于钢筋混凝土结构抗剪分析中,为有限
单元法在钢筋混凝土结构分析中的应用开辟了先
河[1 ] 。此后的30 多年里,人们对钢筋混凝土结构有限
单元法进行了深入研究,今天,有限单元法已经成为人
们分析钢筋混凝土结构在各类荷载作用下受力性能和
破坏机理的必备工具之一。
目前,在有限单元法应用中,国内外常用的平面有
限单元形式有三角形单元,四边形单元等[2 ] 。然而,当
混凝土开裂后,无论是用三角形单元形式还是用四边
形单元形式对结构进行分析,都必须先对裂缝模式进
行假设。国内外常用的混凝土裂缝模式主要有离散模
式和片装模式[1 ] 。前者假设构件中裂缝位置已知,目
的是在已知裂缝位置和方向后计算构件中混凝土应
力、钢筋应力及粘结应力。此模式缺点很明显,它只能
用来研究结构内部的局部性能,不能作连续的全过程
分析。后者假定裂缝在单元内。以三角形单元为例,