midas FEA建筑例题集 钢筋混凝土梁裂缝分析——侯晓武
midas FEA建筑例题集 钢筋混凝土梁裂缝分析——侯晓武
Step00目录钢筋混凝土梁裂缝分析▪混凝土裂缝模型介绍▪模型概要- 单位: kN, m- 各向同性非线性材料- 钢筋单元- 实体单元▪荷载和边界条件- 自重- 恒载- 约束- 分析工况▪输出结果-变形- 钢筋应力•裂缝模型(1)分离式裂缝模型：当应力值达到开裂应力时，混凝土开裂，单元将在节点两侧分离，裂缝成为单元与单元之间的边界。
分析过程需要不断调整单元的网格划分；可以模拟裂缝的开展及计算裂缝的宽度。
多用于分析只有一条或几条关键裂缝的素混凝土或少筋混凝土结构。
132钢筋混凝土梁裂缝分析•裂缝模型（2）弥散式裂缝模型：当应力值达到开裂应力时，则垂直于拉应力的方向生成若干条裂缝。
通过修改材料本构模型来考虑裂缝的影响；无需修改单元网格，易于有限元程序实现，应用广泛。
对正常配筋构件，该裂缝模型结果更接近工程实际。
•裂缝模型（3）断裂力学模型：研究带裂缝构件在各种条件下裂缝的扩展、失稳和断裂规律；主要集中于单个裂缝的应力应变场分布问题；对于裂缝间相互影响问题，研究还不成熟。
•裂缝数值分析方法（1）分解应变模型总应变=材料应变+裂缝应变；材料应变：弹性应变，塑性应变，徐变，热应变；（2）总应变模型不分离各种应变，含裂缝的受拉受压分析中使用同一个本构关系；易于定义非线性特性，易于理解和应用。
钢筋混凝土梁裂缝分析133•总应变模型（1）固定裂缝模型混凝土开裂后，裂缝方向保持不变（2）转动裂缝模型裂缝方向始终保持与主拉应变方向垂直，因而随主拉应变方向变化钢筋混凝土梁裂缝分析 •刚度矩阵（1）开裂前 （2）开裂后⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧xz yz xy z y x 665544333231232221131211xz yz xy z y x D 000000D 000000D 000000D D D 000D D D 000D D D γγγεεετττσσσ)1(2E D D D )21)(1(E D D D )21)(1()1(E D D D c 665544c 231312c 332211υυυυυυυ+===-+===-+-===根据混凝土受拉、受压、受剪本构关系，考虑开裂影响，对刚度矩阵进行更新 134•刚度矩阵（1）切线刚度矩阵根据应力应变曲线，得到切线方向的弹性模量，计算刚度矩阵（2）割线刚度矩阵根据应力应变曲线，得到割线方向的弹性模量，计算刚度矩阵江见鲸《钢筋混凝土结构非线性有限元分析》应力应变关系采用全量形式时，弹性模量应采用割线模量，即采用割线刚度矩阵应力应变关系采用增量形式时，弹性模量应采用切线模量，即采用切线刚度矩阵FEA分析与计算原理切线刚度矩阵：局部裂缝或裂缝扩展分析；割线刚度矩阵：裂缝呈分布状态的钢筋混凝土结构；不考虑各方向泊松比；•混凝土受压本构关系钢筋混凝土梁裂缝分析135•混凝土受拉本构关系G I f: I型断裂能（形成断裂面所需消耗的能量）（1976） A.hillerborg 裂缝尖端应力达到抗拉强度，开始出现裂缝，裂缝张开时，应力并不马上降低为0，而是随着裂缝宽度的增加而降低。
基于Midas的双曲拱桥常见裂缝模拟分析
Vol.8 No.9 Sep. 2018第8卷 第9期 2018年9月The Journal of New Industrialization新 型 工 业 化基于Midas 的双曲拱桥常见裂缝模拟分析谢栋明*，王浩伟（福建农林大学金山学院，福建 福州 350000）摘要：桥梁作为一种立体的交通方式，在我国交通建设中得到了广泛应用。
然而，随着交通量和使用年限的增加，我国现有的许多桥梁都存在有不同程度的病害，桥梁裂缝成为一种不容忽视的典型病害，甚至有的严重影响到了桥梁的正常使用。
本文通过桥梁的有限元分析软件Midas civil 对桥梁裂缝进行模拟分析，并论证其可行性。
关键词：双曲拱桥；病害；Midas；模拟分析中图分类号: U448.22 文献标志码: A DOI: 10.19335/ki.2095-6649.2018.9.023Simulation Analysis of Common Cracks in DoubleCurved Arch Bridge Based on MidasXIE Dong-ming *, WANG Hao-wei(Jinshan college, Fujian Agriculture And Forestry University, Fuzhou, Fujian 350000)Abstract: As a three-dimensional transportation mode, bridges have been widely applied in China's transportation construction. However, with the increase of traffic volume and service life, many existing bridges in our country have different degrees of disease, bridge cracks become a typical disease can not be ignored, and some seriously affect the normal use of bridges. In this paper, the bridge cracks are simulated and analyzed by the finite element analysis software Midas civil, and its feasibility is demonstrated.Key words: Hyperbolic arch bridge; Disease; Midas; Simulation analysis0 引言桥梁作为道路交通的联系和控制部位，在现代交通中发挥着重要作用。
基于FEM的钢筋混凝土梁开裂数值模拟
随着科技的发展和计算机能力的提升，有限元分析（FEA）已经成为了求解各 种工程问题的重要方法，包括钢筋混凝土结构分析。本次演示基于有限元分析 软件ANSYS，对钢筋混凝土梁开裂问题进行深入研究。
一、钢筋混凝土梁的开裂现象
钢筋混凝土梁是建筑结构中的重要构件，其开裂是常见的工程问题。开裂的原 因主要包括荷载过大，混凝土材料抗拉强度不足，以及施工过程中的不当操作 等。开裂可能会对结构的承载能力和耐久性产生严重影响。
四、研究结果与讨论
通过ANSYS的模拟分析，我们可以得出以下结论：首先，对于钢筋混凝土梁， 应力集中区域是开裂的易发部位；其次，钢筋与混凝土之间的滑移是开裂过程 中的重要现象；最后，不同的加载条件和构造措施对梁的开裂行为有显著影响。
然而，本研究仍存在一些限制。例如，ANSYS是一种基于计算机的数值模拟工 具，其结果会受到模型设定、网格划分、材料参数等多种因素的影响。此外， 实际工程中的环境因素（如温度、湿度等）和荷载条件是复杂多变的，这需要 我们在未来的研究中加以考虑。
3、局部和全局分析：当前的模型主要了整体的力学行为。未来可以考虑进行 更详细的局部和全局分析，以更好地理解开裂过程的细节和影响因素。
4、多尺度方法：对于大型结构或复杂的局部细节，使用单一尺度的FEM可能会 产生较大的计算负担。多尺度方法可能是一种有效的解决方案，可以在不同的 尺度上使用不同的模型和算法。
讨论与结论
通过本次研究，我们验证了基于FEM的混凝土开裂数值模拟方法的准确性和可 靠性。模拟结果与实验结果基本一致，说明该方法可以较为精确地预测混凝土 开裂过程和裂缝形态。在此基础上，我们可以进一步探讨混凝土开裂的影响因 素和预防控制措施。此外，本研究的成果还可以为其他类似结构的开裂分析提 供参考，为工程实践中的结构安全评估和优化设计提供有力支持。
07-基于midas Civil的大体积混凝土温度应力计算及其防裂技术措施
1.0×10-5
1.0×10-5
泊松比
0.18
0.18
单位体积水泥用量
260
—
放热系数函数 K
40.6a=1.377
—
·18·
中国港湾建设
1.2 承台有限元分析模型的建立 由于承台的对称特性，采用 Midas/Civil 有限元软件按
承台和封底混凝土的实际尺寸建立承台有限元模型，承台 模型如图 1 所示。
2） 采用国际先进的 CPTU 探头和设备进行现场触探试 验；
3） 采用改进工艺的十字板剪切试验进行现场剪切试验。 经过对以上测试资料的整理分析，B 层的超固结比多 数为 1.4～2.2，静止侧压力系数 K0 值与一般的正常固结土 接近。实际测试的结果与上面的分析基本是吻合的。 4 结语 广州南沙港地区的土层海陆交互沉积的特征比较明 显，珠海高栏港地区的土层更主要呈现滨海相沉积的特 征。珠江口地区揭示的杂色黏性土层是该地区的标志性土 层，是在末次冰期海退后，原来的滨海相土层经过长期的 干燥、风化形成的，形成时代为 Q3 末期至 Q4 早期，该层 因胶结产生结构强度而显现超固结特征。杂色黏性土下面 的灰色淤泥质土、黏性土是 Q3 时期沉积的滨海相土层，该 层显现超固结的特征，主要应该是由于黏滞固结和地下水 位变化这两个因素共同作用产生的，其 （似） 超固结比大 约为 1.4～1.8。 黏性土层的固结程度对本地区的工程建设有重大影 响，在相关工程的地质问题研讨会上，都重点探讨了这个 问题。 参考文献： [1] 罗章仁，应秩甫. 华南港湾[M]. 广州：中山大学出版社，1992： 12-13. [2] 赵焕庭，张乔民. 华南海岸和南海诸岛地貌与环境[M]. 北京：科 学出版社，1999：213-222. [3] E W BRAND，R P BRENNER. 软粘土工程学[M]. 叶书麟，译. 北 京：中国铁道出版社，1991：158-163.
midas操作例题资料-钢箱梁电子书
目录1概要 (1)2 钢桥概况及构造检查 (2)2.1 钢桥概况 (2)2.2构造检查 (2)2.2.1钢桥面板 (2)2.2.2 翼缘板 (6)2.2.3 受压加劲肋 (6)3 建模步骤 (7)3.1定义材料 (7)3.2定义截面 (8)3.3 建立结构模型 (12)3.4 边界条件设置 (13)3.4.1 边界条件 (13)3.4.2 有效截面宽度 (15)3.5 静力荷载的定义 (17)3.6 移动荷载 (19)3.6.1定义车道 (19)3.6.2定义车辆 (20)3.6.3定义移动荷载工况 (22)3.7 支座沉降 (24)3.8 定义施工阶段 (25)4 结合规范和Civil Designer进行设计 (26)4.1 CDN程序设置 (27)4.2 设计结果查看 (32)5 结语 (35)6 参考文献 (35)midas Civil＆Civil Designer钢箱梁操作例题资料1概要钢桥是高强、轻型薄壁结构，截面和自重比混凝土桥小，跨越能力大，因而在实际工程中有广泛应用。
钢桥按形式可大致分为钢箱梁、钢板梁（工字钢）、钢桁梁、组合梁桥等类型。
钢桥在使用时不仅要求钢材具有较高的强度，而且还要求具有良好的塑性。
钢桥的刚度相对比较小，变形和振动比混凝土桥大。
为了保证车辆行驶安全和舒适性、避免过大的变形和振动对钢桥结构产生不利的影响，钢桥必须有足够的整体刚度[2] 。
钢桥缺点除容易腐蚀影响耐久性外，另一缺点是疲劳。
影响疲劳的因素很多，除钢材品质、连接的构造与方法等外，与荷载性质、疲劳细节关系也很大。
钢箱梁除钢材等力学特性外，还具有箱梁的受力特点，广泛应用于市政高架、匝道、大跨度斜拉桥、悬索桥、拱桥加劲梁、大跨连续钢箱梁及人行桥钢箱梁等方面。
本专题将通过介绍工程概况、结合规范构造检查、midas Civil详细建模过程以及midas Civil Designer设计平台及结果查看等操作流程，希望能为读者结合实际项目学习程序，通过程序了解钢箱梁提供帮助。
迈达斯软件应用之预应力混凝土梁的施工阶段分析_secret
预应力混凝土梁的施工阶段分析CONTENTS概要1桥梁概况及一般截面2预应力混凝土梁的分析顺序3使用的材料及其容许应力4荷载5设置操作环境6定义材料和截面7定义截面8定义材料的时间依存性并连接9建立结构模型12定义结构组、边界条件组和荷载组13输入边界条件16输入荷载17输入恒荷载18输入钢束特性值19输入钢束形状20输入钢束预应力荷载23定义施工阶段25输入移动荷载数据30运行分析34查看分析结果35通过图形查看应力35定义荷载组合39利用荷载组合查看应力40查看钢束的分析结果44查看荷载组合条件下的内力47概要本例题使用一个简单的两跨连续梁模型（图1）来重点介绍MIDAS/Civil的施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法以及查看分析结果的方法等。
主要包括分析预应力混凝土结构时定义钢束特性、钢束形状、输入预应力荷载、定义施工阶段等的方法，以及在分析结果中查看徐变和收缩、钢束预应力等引起的结构的应力和内力变化特性的步骤和方法。
图1. 分析模型1212 m 6 m 6 mL=30 m L=30 mCS1CS23 m1.5 m0.2 m0.2 m0.2 m0.2 m1.8 m2 m桥梁概况及一般截面分析模型为一个两跨连续梁，其钢束的布置如图2所示，分为两个阶段来施工。
桥梁形式：两跨连续的预应力混凝土梁 桥梁长度：L = 2@30 = 60.0 m区 分 钢束坐标x (m) 0 12 24 30 36 48 60 钢束1 z (m) 1.50.2 2.6 1.8 钢束2z (m)2.02.80.21.5图2. 立面图和剖面图1.5 m0.2 m0.20.2 m3 m2 m预应力混凝土梁的分析步骤预应力混凝土梁的分析步骤如下。
1.定义材料和截面2.建立结构模型3.输入荷载恒荷载钢束特性和形状钢束预应力荷载4.定义施工阶段5.输入移动荷载数据6.运行结构分析7.查看结果34使用的材料及其容许应力❑ 混凝土设计强度：2ck cm /kgf 400=f 初期抗压强度：2ci cm /kgf 270=f弹性模量：Ec=3,000Wc1.5 √fck+ 70,000 = 3.07×105kgf/cm 2 容许应力：容许应力 预应力作用后（瞬间）预应力损失发生后（最终）抗 拉 抗 压 2ci 'ca cm /kgf 5.148=f 55.0=f 2ci 'ta cm /kgf 1.13=f 8.0=f2ck ca cm /kgf 0.160f 4.0f == 2ck ta cm /kgf 0.32=f 6.1=f❑预应力钢束 (KSD 7002 SWPC 7B-Φ15.2mm (0.6˝strand)屈服强度： 2py mm /kgf 160=f →strand /tonf 6.22=P y 抗拉强度： 2pu mm /kgf 190=f →strand /tonf 6.26=P u 截面面积： 2387.1cm A p = 弹性模量： 26p cm /kgf 10×0.2=E 张 拉 力： fpi=0.7fpu=133kgf/mm 2 锚固装置滑动： mm 6=s Δ 磨擦系数： rad /30.0=μ m /006.0=k 张拉时的最大应力 锚固瞬间(po f ) 应力损失后使用状态 2py mm /kgf 144=f 9.02pu mm /kgf 133=f 7.02py mm /kgf 128=f 8.05荷载❑ 恒荷载自重在程序中按自重输入❑预应力钢束(φ15.2 mm ×31 (φ0.6˝- 31))截面面积 : Au = 1.387 × 31 = 42.997 cm 2 孔道直径 : 133 mm 张拉力 : 抗拉强度的70%fpj = 0.7 fpu = 13,300 kgf/cm 2 Pi = Au × fpj = 405.8 tonf 张拉后的瞬间损失（程序自动计算）摩擦损失 :)(0)(kL X e P P +⋅=μα30.0=μ, 006.0=k锚固装置滑动引起的损失 : mm 6=I Δc 弹性收缩引起的损失 : 损失量 SP P E A f P ⋅∆=∆ 最终损失（程序自动计算）钢束的松弛（Relaxation ） 徐变和收缩引起的损失❑徐变和收缩条件水泥 : 普通硅酸盐水泥长期荷载作用时混凝土的材龄 : =o t 5天 混凝土与大气接触时的材龄 : =s t 3天 相对湿度 : %70=RH 大气或养护温度 : C °20=T 适用规范 : CEB-FIP 徐变系数 : 程序计算 混凝土收缩变形率 : 程序计算❑活荷载适用规范：城市桥梁设计荷载规范 荷载种类：C-ALC-AD(20)6设置操作环境打开新文件(新项目)，以 ‘PSC beam ’ 为名保存(保存)。
midas FEA建筑例题集 钢管混凝土柱与钢梁节点分析
1
7 8
6
3 4
2
20 网格->自动网格划分->自动实体网格…
操作步骤
1
11 点击
按钮，定义边界组名称；
2 边界组名称：底端固接；
4
3 点击【添加】按钮；
4 视图窗口中选择柱底所有节点；
5 点击【固定】按钮；
6 点击【确认】按钮
5
荷载的施加及结果查看请参见其它章节，
1
2 长度：0.6 宽度：0.6 高度：4
3 名称输入为【钢管柱】
4 点击【预览】键
5 点击【确认】键
2
3
4
5
点击确认键前先预览，如果有错误及时进
行修改。.
钢管混凝土柱与钢梁节点分析 15
Step
03 几何->编辑几何体->脱壳…
操作步骤
1 选择要删除的面 2 脱壳厚度：-0.016 3 点击【预览】键 4 点击【确认】键
16 钢管混凝土柱与钢梁节点分析
移动工作平面前 移动工作平面后
Step
05 几何->生成几何体->在工作平面上创建->2D多段线（线框）…
操作步骤
1 开始位置：0.3, 0 2 点击【适用】键或直接按“回车键” 3 输入下一个位置：0.5, 0（相对距离） 4 点击【适用】键或直接按“回车键” 5 输入下一个位置：0, 0.2, 按回车键； 6 输入下一个位置：-0.1, 按回车键； 7 输入下一个位置：-0.5, 0.5, 按回车键； 8 输入下一个位置：0, 0.1, 按回车键； 9 输入下一个位置：-0.2, 按回车键； 10 输入下一个位置：0, -0.5, 按回车键； 11 输入下一个位置：0.3, 按回车键； 12 输入下一个位置：0, -0.3, 按鼠标右键结
钢结构设计
稳定性（受压构件）
整体稳定
局部稳定
N
f
A
Mx f bW x
翼缘宽厚比b/t 腹板高厚比h0/tw
非Q235钢： *√(235/fy)
1. 材料
菜单：模型->材料和截面特性->材料
A. 设计类型：钢材 B. 规范+数据库：材料数据库 C. 钢材特性值
参数 弹性模量 泊松比 线膨胀系数
容重
数值 2.06x108KN/m2
0.986
0.152
b类
0.65
0.965
0.300
c类
λn≤1.05 0.73
0.906
0.595
λn>1.05
1.216
0.302
d类
Байду номын сангаас
λn≤1.05 1.35
λn>1.05
0.868 1.375
0.915 0.432
按照《钢规》附录注1公式计算稳定系数；
12. 钢构件验算结果
CHK
承载力和稳定性
0.3 1.2x10-5 76.98KN/m3
2. 截面
菜单：模型->材料和截面特性->截面 工字型截面：I字钢，H型钢； HW：宽翼缘；HM：中翼缘；HN：窄翼缘； HT：薄壁H型钢；LH：高频焊接H型钢； 角钢：等边不丌等边；单角钢和双角钢； 槽钢：热轧槽钢和冷弯槽钢；单槽钢和双槽钢； 箱形，管形和T形
各种应力比（实际应力/限值）
验算结果
梁
柱
R1 强度验算
强度验算
R2 稳定验算 强轴稳定验算
R3 抗剪验算 弱轴稳定验算
10.受弯构件整体稳定系数
受弯构件整体稳定系数 bx , by 开口截面： H， I，C，T-按照附录B计算； 闭口截面：口-取1.0；
应用例题2 迈达斯 MIDAS
建立虚设梁 / 25
输入车辆移动荷载和静力荷载
28
设定荷载条件 / 28
输入静力荷载 / 29
输入车辆移动荷载 / 31
进行结构分析
38
查看分析结果
38
荷载组合 / 38
确认变形 / 40
查看影响线结果 / 41
剪力图与弯矩图 / 46
2
例题2. 单跨拱桥
概要
本例题主要介绍如何对有车辆荷载作用的单跨拱桥进行建模、结构分析及结果校 核。
1. 在材料和截面特性点击 材料 (参考图5)
2. 点击
键
3. 在一般的材料号输入栏确认‘1’(参考图6)
4. 在类型选择栏确认‘钢材’
5. 在钢材的规范选择栏选择‘GB(S)’
6. 在数据库选择栏选择‘Grade3’
7. 点击
键
8. 用同样的方法参考上表输入虚设梁的材料
9. 点击
键
8
单跨拱桥
X
图7. 截面数据的输入
调整吊杆腹板轴的方向 使其与桥轴的垂直方向一 致。(参考图10, On-line Manual的“Civil的功能>模 型>修改单元参数” )
1. 在单元工具条点击 扩展单元 (图9的X)
2. 点击 节点编号 (Toggle on)
3. 点击 用窗口选择，选择为建立吊杆要进行投影延长的节点2~10
4. 在扩展类型 选择栏确认‘节点→线单元’
键
21. 在状态条点击单位选择键( )将‘mm’改为‘m’
10
使用节点和单元进行建模
建立拱肋
利用建立拱助手功能建立拱肋。(参考图8)
在输入&□ □ 表单的类 型选择栏可以对拱的形式 (投影等间距抛物线、等间 距抛物线、投影等间距椭 圆、等间距椭圆)作选择。 这里考虑吊杆的等间距排 列，选择‘Parabola1’ 形 式以使拱肋上的节点投影 到连接两端的直线上时为 等间距。(参考图8)
MIDASFEA钢管溷凝土柱与钢梁节点分析——侯晓武ppt课件
钢梁翼缘与外隔板焊接，钢梁腹板与钢管壁 经过预设衔接件用高强螺栓衔接。
02
模型概要
➢ 钢梁及矩形钢管柱资料：Q345 ➢ 混凝土：C40 ➢ 梁柱截面尺寸〔mm〕 ➢ 矩形钢管柱：600x16 ➢ 工字型钢梁：500x400x10*12 ➢ 梁柱衔接方式： ➢ 外隔板式 ➢ 假定：焊接和螺栓衔接强度高于资料强度
1
2
3
4
5
16 几何->规范几何体->箱型
操作步骤
11 输入角点坐标：-0.284，-0.284, 0；
2 长度：0.568，宽度：0.568，高度：5；
1
3 称号输入“混凝土柱〞； 2
4 点击【预览】键进展查看；
5 点击【确认】键；
3
4
5
17 几何->布尔运算->差集
操作步骤
11 选择主外形：钢管壁；
3 称号输入为【钢管柱】
点击【预览】键 4
点击【确认】键 5
2
3
4
5
点击确认键前先预览，假设有错误及时进 展修正。.
03 几何->编辑几何体->脱壳
操作步骤
1 选择要删除的面 2 脱壳厚度：-0.016 3 点击【预览】键 4 点击【确认】键
1
2
3
4
经过脱壳功能，可以快速建立有一定厚度 的面。
• 被设置成内力的构件需求保管一定的长度以消除应力集中对目的区域的影响。有时候为了消除 施加外荷载部位的应力集中对分析区域的影响，会在模型中人为地添加一块“垫板〞。
• 在实践运用中，相对边境与相对荷载的位置选取是相互联络的，但总的选择原那么是方便荷载 或约束的施加，在真实模拟节点受力特征的条件下使问题简单化，利于分析的顺利进展。
基于Midas的钢箱梁桥振动模拟分析
基于Midas的钢箱梁桥振动模拟分析作者：吴凡温巍杨化奎王文玺来源：《中国房地产业·中旬》2021年第09期【摘要】本文以南通市五一路拟建的张謇文化人行天桥为工程背景，利用Midas有限元软件对桥梁结构进行模拟分析，经数理统计分析，推导出挠度和振频之间的线性关系。
经验证分析，大跨径钢箱梁桥可以满足人群荷载，但在跨中位置产生了较大振幅，需设置阻尼器以降低振幅。
研究结果对即将实施的张謇文化人行天桥具有十分重要的指导意义。
【关键词】有限元软件；钢箱梁；振动；挠度中图分类号：U445.4 文献标识码：A【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.064钢结构工程具有重量轻、安装方便、施工工期短、抗震性能强、环境无污染等优势，我国的钢结构工程市场前景非常广阔[1]。
人行天桥即人行立交桥，专供行人通过，可有效避免人车平面相交时的冲突，保障行人安全，提高车行速度，减少交通事故等优点[2]。
钢箱梁人行天桥的设计和施工安全问题，特别是振频大小对挠度的影响，对于施工和运营期间的钢箱梁人行天桥的结构安全性与舒适性影响较大[3]。
本文以南通市五一路拟建的张謇文化人行天桥为工程背景，利用Midas有限元软件对桥梁结构进行模拟分析。
经验证分析，大跨径钢箱梁桥可以满足人群荷载，但在跨中位置需设置阻尼器以降低振幅。
研究结果对即将实施的张謇文化人行天桥具有十分重要的指导意义。
1、工程概况本工程位于江苏工程职业技术学院东侧，横跨五一路，连接荷兰文化街区。
桥面全宽4m，净宽3.5m，桥梁上部结构采用钢箱梁，下部结构采用柱式桥墩和钻孔灌注桩基础。
人行天桥的设置是为了解决本校学生的过街需求，提高周边学校学生实现东西过街的安全性。
为减少施工期间对交通的影响，本天桥采用钢箱梁形式，桥梁全长45.7m，跨径布置为：1×42.2m钢箱梁。
见图1、图2。
2、钢箱梁人行天桥结构分析本天桥工程主梁采用1×42.2m钢箱梁，总长45.7m，天桥主梁桥面全宽4.0m，净宽3.5m；梯道全宽3.5m，净宽3.2m。
工民建混凝土结构工程施工裂缝处理解析 梁文武
工民建混凝土结构工程施工裂缝处理解析梁文武摘要：近年来，建筑行业成为了我国企业发展的一个热门话题，不仅取得了不少成就，同时也为人们的生活创造出了更多的福利，增加了整个社会经济收益。
而建筑最常用的就是混凝土结构，因为它容易操作与获取，价格也相对比较合理，但是混凝土容易出现裂缝的现象，进而对整个建筑的内部结构造成一定的影响。
本文主要描述了如何对混凝土进行施工以及如何减少和控制混凝土出现裂缝的问题，对提高建筑整体的结构质量有着重要的作用。
关键词：工民建；混凝土结构；裂缝处理1 引言可以说，混凝土结构对于建筑工程是十分重要的。
但实际上，常常会有建筑工程中的混凝土结构出现裂缝情况，使建筑的抗震性、抗压性以及稳定性等性能降低，进而对建筑工程的安全、质量以及使用寿命都产生极其不良的影响。
所以，相关建筑施工单位要明确产生结构裂缝的缘由，从施工和设计等方面来指定针对性的控制措施，再通过多种控制手段来避免建筑结构裂缝的产生。
2 工民建结构中混凝土裂缝的类型结合既往理论分析、工程结构试验以现实工程裂缝现象观察结果，发现工民建结构裂缝基本上可以细化为荷载裂缝、沉降裂缝、温度及收缩裂缝三种类型。
（1）荷载裂缝：具体是在外荷载作用下，造成结构局部拉应力高于材料的抗拉强度，进而引起裂缝。
（2）沉降裂缝：该种裂缝会对混凝土结构完整性形成较明显的破坏作用，主要是因为地基不均匀沉降而造成上部结构出现的裂缝。
（3）温度及收缩裂缝：是在温度与收缩变形作用下而引起的裂缝，结合既往工程案例，发现大多数温度收缩裂缝是表面裂缝，伴随时间的推进可以发展为有害贯穿裂缝。
对已发生的裂缝总量进行统计分析，发现荷载裂缝所占比重相对较少，大概为10.0%～20.0%，沉降和温度裂缝占有率约为80.0%~90.0%，温度裂缝比沉降裂缝更为常见。
3 混凝土结构出现裂缝的原因3.1 施工现场管理不严（1）有些施工单位在管理整个的建筑施工和工艺的过程中没有计划，也没有审核建筑施工的相关参数，最终使得混凝土的结构产生裂缝。
midas FEA建筑例题集 钢筋混凝土梁裂缝分析——侯晓武
Step00目录钢筋混凝土梁裂缝分析▪混凝土裂缝模型介绍▪模型概要- 单位: kN, m- 各向同性非线性材料- 钢筋单元- 实体单元▪荷载和边界条件- 自重- 恒载- 约束- 分析工况▪输出结果-变形- 钢筋应力•裂缝模型(1)分离式裂缝模型：当应力值达到开裂应力时，混凝土开裂，单元将在节点两侧分离，裂缝成为单元与单元之间的边界。
分析过程需要不断调整单元的网格划分；可以模拟裂缝的开展及计算裂缝的宽度。
多用于分析只有一条或几条关键裂缝的素混凝土或少筋混凝土结构。
132钢筋混凝土梁裂缝分析•裂缝模型（2）弥散式裂缝模型：当应力值达到开裂应力时，则垂直于拉应力的方向生成若干条裂缝。
通过修改材料本构模型来考虑裂缝的影响；无需修改单元网格，易于有限元程序实现，应用广泛。
对正常配筋构件，该裂缝模型结果更接近工程实际。
•裂缝模型（3）断裂力学模型：研究带裂缝构件在各种条件下裂缝的扩展、失稳和断裂规律；主要集中于单个裂缝的应力应变场分布问题；对于裂缝间相互影响问题，研究还不成熟。
•裂缝数值分析方法（1）分解应变模型总应变=材料应变+裂缝应变；材料应变：弹性应变，塑性应变，徐变，热应变；（2）总应变模型不分离各种应变，含裂缝的受拉受压分析中使用同一个本构关系；易于定义非线性特性，易于理解和应用。
钢筋混凝土梁裂缝分析133•总应变模型（1）固定裂缝模型混凝土开裂后，裂缝方向保持不变（2）转动裂缝模型裂缝方向始终保持与主拉应变方向垂直，因而随主拉应变方向变化钢筋混凝土梁裂缝分析 •刚度矩阵（1）开裂前 （2）开裂后⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧xz yz xy z y x 665544333231232221131211xz yz xy z y x D 000000D 000000D 000000D D D 000D D D 000D D D γγγεεετττσσσ)1(2E D D D )21)(1(E D D D )21)(1()1(E D D D c 665544c 231312c 332211υυυυυυυ+===-+===-+-===根据混凝土受拉、受压、受剪本构关系，考虑开裂影响，对刚度矩阵进行更新 134•刚度矩阵（1）切线刚度矩阵根据应力应变曲线，得到切线方向的弹性模量，计算刚度矩阵（2）割线刚度矩阵根据应力应变曲线，得到割线方向的弹性模量，计算刚度矩阵江见鲸《钢筋混凝土结构非线性有限元分析》应力应变关系采用全量形式时，弹性模量应采用割线模量，即采用割线刚度矩阵应力应变关系采用增量形式时，弹性模量应采用切线模量，即采用切线刚度矩阵FEA分析与计算原理切线刚度矩阵：局部裂缝或裂缝扩展分析；割线刚度矩阵：裂缝呈分布状态的钢筋混凝土结构；不考虑各方向泊松比；•混凝土受压本构关系钢筋混凝土梁裂缝分析135•混凝土受拉本构关系G I f: I型断裂能（形成断裂面所需消耗的能量）（1976） A.hillerborg 裂缝尖端应力达到抗拉强度，开始出现裂缝，裂缝张开时，应力并不马上降低为0，而是随着裂缝宽度的增加而降低。
midas FEA建筑例题集 型钢混凝土柱与钢梁节点分析——赵继
型钢混凝土柱与型钢梁节点分析
Step
01 分析 > 分析控制 – 控制 表单
操作步骤
1 分析类型 : [3D] 2 点击[ ]键 3 单位 : [N, mm] 4 点击[确认] 键 5 几何 > 工作平面 > 移动
– [参考平面] 表单 6 选择[XY平面] 7 点击[确认] 键
47
36
8
5
型钢混凝土柱与型钢梁节点分析 9
Step
18 分析 > 特性…
操作步骤
1 创建 [3D] 2 号 : “1” , 名称 : “混凝土” 3 在材料中选择[1: GB（RC）_C40 ] 4 点击[适用] 键 5 同样操作，建立“钢材”特性
2
1
3
4 5
Step
19 分析 > 特性…
操作步骤
nmm各向同性弹性材料钢筋单元实体单元?荷载和边界条件自重钢筋预应力约束施工阶段?输出结果变形钢筋应力型钢混凝土柱与型钢梁节点分析step型钢混凝土柱与型钢梁节点分析分析类型
Step
00
概要
模型 - 单位 : N,mm - 各向同性弹性材料 - 钢筋单元 - 实体单元
荷载和边界条件 - 自重 - 钢筋预应力 - 约束 - 施工阶段
2 1 创建 [钢筋]
2 “梁截面”表单
3
3 号 : “3” , 名称 : “钢筋” 1
4 点击[适用] 键
4
10 型钢混凝土柱与型钢梁节点分析
Step
20 分析 > 特性…
操作步骤
1 切换至“梁”表单
1 2
2 号 : “4” , 名称 : “主筋”
3
例题2 钢筋混凝土梁的裂缝分析
UTILITY TABULATE MESH NODES 7 NODE X Y Z 7 300 0 0 以上的坐标值将显示在信息框里。
注意： 解析所需要的约束条件及载荷条件，需要施加在有限元网格的节点或单元上；因此对于节点载荷， 必须通过与节点关联的几何点来确定位置关系； 有限元网格的节点只是数值分析时进行离散处理的网格划分，并不是模型上真实存在的几何位置 点。因此，需要先定义一个几何位置点，再设定约束条件。
显示节点号： LABEL MESH NODES
对节点号进行重新编号： MESHING RENUMBER GLOBAL LABEL MESH NODES
注：通过节点的重新编号命令(RENUMBER GLOBAL)，可以按照整体坐标 XYZ 的数值大小顺序对网 格节点进行编号。
通过以上操作，我们建立了混凝土部分的网格模型。下面，我们建立埋入式钢筋单元模型。由于当 前画面正在显示单元网格，利用下列操作转变为显示 GEOMETRY 状态。
确认钢筋单元是否已经生成： VIEW REINFORCE LABEL REINFORCE BAR
确认完以后，返回到 GEOMETRY 显示状态： VIEW GEOMETRY ALL
注：关于图形显示的颜色 在 iDiana 中，图形显示区域的背景色缺省为黑色；为了方便该教材的制作，通过颜色设定命令将
背景色反转(即改为白色)： UTILITY SETUP COLOURS INVERT
(10) 单元网格的生成： MESHING GENERATE S1
确认”413 new nodes and 120 new elements generated”显示在信息框里。 （单元数：40/2*12/2 = 120； 节点数：41*7+21*6 = 413 ）
迈达斯Midas-civil 梁格法建模实例
剪切验算:Z1－自动（开)； Z3－自动(开）
抗剪用最小腹板厚度：t1－自动(开）; t2－自动（开）； t3－自动(开)
抗扭用： 自动(开)
偏心>中-下部
显示截面特性:修改自动计算的刚度(开)
ASY:0。3182751909697m2; ASZ:0.2456668945906m2；
适用规范:公路工程技术标准（JTG B01—2003)
荷载种类:公路I级,车道荷载，即CH-CD
打开新文件（ 新项目)，以‘简支变连续’为名保存( 保存).
将单位体系设置为‘tonf’和‘m’.该单位体系可根据输入数据的种类任意转换.
文件 / 新项目
文件 / 保存 （PSC Beam）
工具 / 单位体系
64.55
0
1.36
0
72。15
0
0.22
40
72.15
0
0。17
40
88.4
0
0。22
40
88。4
0
0。17
40
96
0
1。76
0
96
0
1。36
0
3t1—3
64。55
0
0.96
0
12t1—1
24
—0。62
1.825
72.15
0
0。12
40
40
-0。62
1。825
88.4
0
0。12
40
12t1—2
24
节点温度
单元温度
温度梯度
梁截面温度
5.定义施工阶段
6.输入移动荷载数据
选择规范
定义车道
基于MIDAS模拟的碳纤维混凝土井盖受力性能分析
基于MIDAS模拟的碳纤维混凝土井盖受力性能分析仲玉侠;王显利;殷志锋;曲广雷;刘兵【摘要】The paper is put forward to replace reinforced with carbon fiber in reinforced concrete manhole covers. The technology can improve the mechanics properties and durability of the concrete manhole covers. The mechanics properties of concrete manhole cover is improved by the carbon fiber materials. The mixture ratio of concrete is researched in experiment. The amount of carbon fiber is analyzed to determine. The mechanics properties of the carbon fiber concrete covers under vehicle load are simulated by using MIDAS software,which can provide theoretical basis for the application of carbon fiber in the concrete manhole covers.%以碳纤维替代钢筋研发碳纤维混凝土井盖，旨在改善混凝土井盖的力学性能和耐久性能。
试验研究了用于碳纤维混凝土井盖的混凝土配合比，分析确定了碳纤维的掺入量，利用MIDAS模拟了碳纤维混凝土井盖在车辆荷载作用下的受力性能。
研究结果可为碳纤维在混凝土井盖中的应用提供理论依据。
【期刊名称】《北华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P268-271)【关键词】碳纤维混凝土;井盖;MIDAS;力学性能【作者】仲玉侠;王显利;殷志锋;曲广雷;刘兵【作者单位】北华大学汽车与建筑工程学院，吉林吉林 132013;北华大学汽车与建筑工程学院，吉林吉林 132013;吉林铁道职业技术学院，吉林吉林 132200;北华大学汽车与建筑工程学院，吉林吉林 132013;北华大学汽车与建筑工程学院，吉林吉林 132013【正文语种】中文【中图分类】TU531.6传统的水泥混凝土井盖造价低、制造方便，但脆性大、易断裂，耐久性差[1].常用的铸铁井盖虽然强度高、使用寿命长，但造价高，防盗性差，易造成城市“黑洞”问题，如果安装防盗装置还会增加成本[2]，为此，采用没有回收利用价值的复合材料井盖成为最佳选择.在传统井盖的基础上引进高强度新材料,开发能够保证承载力、耐久性好且无回收利用价值的复合材料井盖是一个值得关注的研究方向[3-4]. 国内外学者从实验、模型仿真、加工工艺等多个角度对井盖进行了大量的研究[5-7]，而新型材料井盖技术研究也将成为一个新的研究领域.碳纤维混凝土(CFRC)作为性能优良的工程材料，具有机敏性、温敏性和力敏性等特点，受到了学者们越来越广泛的关注 [8-10]，但碳纤维混凝土在井盖中的应用未见报道.本文提出以碳纤维替代钢筋以改善混凝土井盖的力学性能和耐久性能，试验研究了用于CFRC井盖的混凝土配合比，分析确定了碳纤维的掺入量，并利用MIDAS模拟碳纤维混凝土井盖在车辆荷载作用下的受力性能.研究结果可为碳纤维在混凝土井盖中的应用提供理论依据.在实验室进行混凝土立方体试件制作和抗压强度试验，当立方体抗压强度达到设计强度(C35)后就可以确定碳纤维混凝土井盖的混凝土配合比.试验材料、配合比及试验结果分别见表1、表2、表3.按质量法算得该混凝土初步配合比为m(水泥)∶m(砂)∶m(碎石)∶m(水)=1∶1.33∶3.1∶0.44.通过以上混凝土的试配调整与试验，确定混凝土的最终配合比为m(水泥)∶m(砂)∶m(碎石)∶m(水)=1∶1.13∶2.64∶0.37，其中，减水剂掺入2%，早强剂掺入5%.由表3可以看出：混凝土立方体抗压强度均在50 MPa以上，可以满足设计强度C35的要求；坍落度试验表明，配置的混凝土各方面性能都比较好，故按该混凝土的配合比可以进行碳纤维混凝土井盖的试验.依据《城市道路检查井盖技术规范》(DB31/T324—2014)，本次碳纤维混凝土井盖试验选取的标准为EN124，等级D400，试验荷载400 kN，弯矩分布情况见表4，表中Mx为井盖长跨方向跨中弯矩；My为井盖短跨方向跨中弯矩；μ为移动荷载冲击系数.碳纤维性能指标见表5.3.1 模型建立目前，规范的井盖形状有圆形和矩形两种，圆形的检查井井盖一般直径为600mm或700 mm；矩形排水井井盖的常见尺寸有750 mm×450 mm和600mm×400 mm.本次研究采用MIDAS软件模拟的井盖模型尺寸为600 mm×600 mm×70 mm，利用实体单元模拟井盖，用梁模拟碳纤维，通过连接实体单元与虚拟梁将混凝土与碳纤维结合，周围边界条件为平动和转动全部锁定.数值模拟建模如图1.3.2 CFRC井盖受力性能分析为模拟车辆直接作用于井盖上的受力状态，通过在实体单元上加载400 kN的设计荷载分析各个单元的受力情况.1)CFRC井盖所受压应力.各单元所受压应力情况见图2.碳纤维混凝土井盖所受的压应力最大值为9.326 MPa，最小值为2.721 MPa，双向4条12 K碳纤维交错布置的交点所处的红色区域正是模型角点压应力最大值处，按照颜色区域渐变应力值的大小可知：从井盖中心向边缘向上部压应力逐渐减小，可见碳纤维的布置有效地承受了压应力，起到了增强的效果.2)CFRC井盖所受拉应力.由MIDAS分析可以看知(见图3)：从模型单元受力渐变的颜色区域可以很清晰地看出碳纤维混凝土井盖处于中心轮压下红色区域的井盖下部所受的拉应力最大，达到10.789 MPa，井盖下部从中心向边缘拉应力逐渐减小，井盖边角处受力最小，绿色边缘区域承受极小力的作用.3)碳纤维受力分析.从图4可以看出：碳纤维的受力比较复杂，布置在井盖中两个维度方向上碳纤维的受力差异较大，4根12 K碳纤维在井盖中心处仍然表现出承受着较大应力的状态，短边端要比长边端处的钢筋承受的应力要大，在3号碳纤维的两端位置所受拉应力最大为21.168 MPa，2号钢筋承受的最大应力为17.628 MPa，这在很大程度上改善了井盖的受力分布，可以延缓井盖下部的混凝土开裂.1)适配确定了抗压强度可以达到50 MPa以上的混凝土配合比，在承受400 kN荷载的作用下，混凝土承受9.326 MPa的压应力和10.789 MPa的拉应力，理论上可以满足承载力的要求.2)MIDAS分析结果表明：井盖在承受400 kN荷载的作用下，碳纤维承受的最大拉应力为21.168 MPa，具有高抗拉性能的碳纤维能够满足要求.3)虽然MIDAS的分析结果比较理想，但与实际的抗压试验可能会有一些偏差，碳纤维和混凝土的黏结情况以及在受力时碳纤维的应力、应变情况还有待进一步的研究.综上所述，在混凝土井盖中添加12 K碳纤维加强材料能够起到提高井盖上部压应力和井盖下部拉应力的作用，井盖双向分别设置两条钢筋在理论上能够满足规范要求的400 kN承载力.通过MIDAS软件分析可知碳纤维混凝土井盖各方面受力性能表现良好，碳纤维加固混凝土井盖具有一定的可研空间.【相关文献】[1] 孟秀元.城市道路检查井井盖及周边路面失稳原因及防治[J].山西建筑，2013，39(1)：127-128.[2] 尹昌平，刘钧，曾竟成，等.复合材料井盖的现状与发展趋势[J].玻璃钢/复合材料，2004(4)：43-45，23.[3] 宫平，王慧军，李华，等.高性能UP/GF复合材料井盖的开发与应用[J].工程塑料应用，2007，35(6)：44-46.[4] 丁志安，魏玉国，马洪福.复合材料井盖路用性能研究[J].天津建设科技，2010(3)：40-41.[5] 王东炜，李芳，闫磊.自调式升降井盖与传统井盖力学性能对比分析[J].郑州大学学报：工学版，2013，34(4)：1-4.[6] 赵彤，郑宏，戴自强，等.碳纤维布增强钢筋混凝土柱正截面承载能力的试验研究[J].建筑结构，2000，30(7)：35-39.[7] Raafat El-Hacha，R Gordon Wight，Mark F Green.Prestressed carbon fiber reinforced polymer sheets for strengthening concrete beams at room and lowtemperatures[J].Journal of Composites For Construction，2004，8：3-13.[8] 金凤杰，许金余，苏灏扬.温度、应变率对碳纤维混凝土变形特性的影响[J].混凝土，2013(4)：25-28.[9] 周乐，王晓初，刘洪涛.碳纤维混凝土应力-应变曲线试验研究[J].工程力学，2013，30(7)：200-204.[10] 陈茜，杜向琴，娄宗科，等.碳纤维混凝土断裂能研究[J].人民长江，2008，39(16)：79-80，84.。
浅谈房屋建筑装配式混凝土结构建造技术武晓宇
浅谈房屋建筑装配式混凝土结构建造技术武晓宇发布时间：2021-07-28T09:34:29.530Z 来源：《基层建设》2021年第13期作者：武晓宇[导读] 摘要：随着我国社会的不断发展，越来越多的施工企业开始重视房屋结构建造技术。
天津滨海国际工程监理咨询有限公司天津 300450摘要：随着我国社会的不断发展，越来越多的施工企业开始重视房屋结构建造技术。
对于装配式混凝土结构建造技术来说，其本质上具有高强度、性价比较高等特点，逐渐成为我国很多施工企业的发展的重心所在。
本篇论文将简单阐述房屋建筑装配式混凝土结构建造技术。
关键词：房屋建筑；装配式；混凝土结构引言当前我国房屋建筑施工技术已经逐渐趋于成熟。
对于房屋建筑建造来说，需要提高装配式混凝土结构建造技术。
该过程中所使用的钢混预制构件，主要由工厂流水化作业得到，通过批量制作的方式，来供给到建筑企业内部作为建筑材料使用。
通常装配式混凝土工艺可以提高房屋整体的施工效率，进一步增强房屋综合建造质量。
一、装配式混凝土结构施工技术要点1.构件预制生产对于装配式混凝土结构施工来说，整个过程需要通过各个工艺流程进行串联，从而保证施工的综合质量。
对于构件预制生产来说，该过程包括以下几个方面，首先是对于构件本身的模具设计方案，在设计构件模具方案的过程中，要保证其本身受力结构能够与施工方案相符合。
在确保其强度的基础上进行综合设计。
同时在工程构件的分类上，需要将不同类型所使用的构件进行分类生产，区别出不同强度的构件类型。
在保证模具生产效率的同时，进一步降低生产成本，保证模具生产过程中的科学性与规范性。
对于装配式构件来说，其主要涉及到吊件、连接件、窗框、管线等不同预埋件，在实际使用过程中，一般将其固定在侧模的挑悬梁上，保证其本身具有精准、可靠的定位作用。
2.外部构件支撑加固对于装配式混凝土结构施工来说，在保证构件生产环节的基础上，需要加强外部构件支撑加固。
通常建筑施工过程中，需要对部分悬挑的外部构件提高其综合材料性能，特别是对于其受力方面的稳定程度。
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Step00目录钢筋混凝土梁裂缝分析▪混凝土裂缝模型介绍▪模型概要- 单位: kN, m- 各向同性非线性材料- 钢筋单元- 实体单元▪荷载和边界条件- 自重- 恒载- 约束- 分析工况▪输出结果-变形- 钢筋应力•裂缝模型(1)分离式裂缝模型：当应力值达到开裂应力时，混凝土开裂，单元将在节点两侧分离，裂缝成为单元与单元之间的边界。
分析过程需要不断调整单元的网格划分；可以模拟裂缝的开展及计算裂缝的宽度。
多用于分析只有一条或几条关键裂缝的素混凝土或少筋混凝土结构。
132钢筋混凝土梁裂缝分析•裂缝模型（2）弥散式裂缝模型：当应力值达到开裂应力时，则垂直于拉应力的方向生成若干条裂缝。
通过修改材料本构模型来考虑裂缝的影响；无需修改单元网格，易于有限元程序实现，应用广泛。
对正常配筋构件，该裂缝模型结果更接近工程实际。
•裂缝模型（3）断裂力学模型：研究带裂缝构件在各种条件下裂缝的扩展、失稳和断裂规律；主要集中于单个裂缝的应力应变场分布问题；对于裂缝间相互影响问题，研究还不成熟。
•裂缝数值分析方法（1）分解应变模型总应变=材料应变+裂缝应变；材料应变：弹性应变，塑性应变，徐变，热应变；（2）总应变模型不分离各种应变，含裂缝的受拉受压分析中使用同一个本构关系；易于定义非线性特性，易于理解和应用。
钢筋混凝土梁裂缝分析133•总应变模型（1）固定裂缝模型混凝土开裂后，裂缝方向保持不变（2）转动裂缝模型裂缝方向始终保持与主拉应变方向垂直，因而随主拉应变方向变化钢筋混凝土梁裂缝分析 •刚度矩阵（1）开裂前 （2）开裂后⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧xz yz xy z y x 665544333231232221131211xz yz xy z y x D 000000D 000000D 000000D D D 000D D D 000D D D γγγεεετττσσσ)1(2E D D D )21)(1(E D D D )21)(1()1(E D D D c 665544c 231312c 332211υυυυυυυ+===-+===-+-===根据混凝土受拉、受压、受剪本构关系，考虑开裂影响，对刚度矩阵进行更新 134•刚度矩阵（1）切线刚度矩阵根据应力应变曲线，得到切线方向的弹性模量，计算刚度矩阵（2）割线刚度矩阵根据应力应变曲线，得到割线方向的弹性模量，计算刚度矩阵江见鲸《钢筋混凝土结构非线性有限元分析》应力应变关系采用全量形式时，弹性模量应采用割线模量，即采用割线刚度矩阵应力应变关系采用增量形式时，弹性模量应采用切线模量，即采用切线刚度矩阵FEA分析与计算原理切线刚度矩阵：局部裂缝或裂缝扩展分析；割线刚度矩阵：裂缝呈分布状态的钢筋混凝土结构；不考虑各方向泊松比；钢筋混凝土梁裂缝分析•混凝土受压本构关系135•混凝土受拉本构关系G I f: I型断裂能（形成断裂面所需消耗的能量）（1976） A.hillerborg 裂缝尖端应力达到抗拉强度，开始出现裂缝，裂缝张开时，应力并不马上降低为0，而是随着裂缝宽度的增加而降低。
h: 裂缝宽度•混凝土剪切本构关系ß: 残留抗剪系数裂缝出现后，由于咬合与暗梢作用，混凝土尚可保留部分抗剪能力江见鲸等： 0.3~0.5钢筋混凝土梁：0.5；钢筋混凝土深梁：0.25；剪力墙：0.125；136钢筋混凝土梁裂缝分析•横向约束影响横向约束：箍筋混凝土在横向应力约束下，侧向膨胀变形受到限制，强度和变形能力都有显著提高钢筋混凝土梁裂缝分析•横向变形影响考虑原因：开裂混凝土构件，其横向产生较大拉应变后导致混凝土强度和刚度的降低。
强度软化系数ß： ε1：平均主拉应变；ε0：混凝土圆柱体峰值应力对应的拉应变；⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=37.027.01101εεβ137Step02 模型概要钢筋混凝土简支梁混凝土：C40钢筋：纵筋：D25箍筋：D10梁截面：300x600梁长度：5000mm边界条件：铰接荷载：自重+均布荷载（100kN/m2）Step钢筋混凝土梁裂缝分析由于基本的建模流程与之前介绍并无特殊之处，因而本节不侧重介绍这一部分。
基本流程如下：1.建立混凝土实体；2.建立钢筋线（主筋+箍筋）；3.定义材料（下文重点介绍）；4.划分网格；5.施加边界条件；6.定义荷载；7.定义分析工况；（下文重点介绍）；8.分析及查看结果；（下文重点介绍）；03基本流程138Step点击创建按钮 点击数据库按钮材料数据库中选择: [GB （RC ）_40] 模型类型选择总应变裂缝，并根据上文介绍依次输入其他参数点击[确认] 键 点击[关闭] 键2 34 5操作步骤分析->材料...04 1 12345Step钢筋混凝土梁裂缝分析点击添加按钮分析类型中选择非线性静力 点击分析控制按钮 勾选材料非线性 荷载步骤数：10 收敛标准：位移标准2 3 4操作步骤分析->分析工况...051 1234139切换到后处理树形菜单裂缝分析结果分为10步输出，与分析控制中荷载步骤数设置一致 0.1~1：荷载系数该步骤中实际施加荷载为前处理中定义荷载 X 荷载系数2操作步骤1 12钢筋混凝土梁裂缝分析 选择分析工况 选择荷载步 选择输出内容 选择成分选择是否显示变形形状 选择变形成分 选择变形显示方式2 操作步骤1 124635723465 73 4 5 6 7140反力：FX/FY/FZ ：沿整体坐标系X 轴/Y 轴/Z 轴方向的反力FXYZ ：三个方向反力平方和开平方MX/MY/MZ ：沿整体坐标系X 轴/Y 轴/Z 轴方向的弯矩反力MXYZ ：三个方向弯矩反力平方和开平方操作步骤1钢筋混凝土梁裂缝分析位移：DX/DY/DZ ：沿整体坐标系X 轴/Y 轴/Z 轴方向的位移DXYZ ：三个方向位移平方和开平方RX/RY/RZ ：绕整体坐标系X 轴/Y 轴/Z 轴方向的转角RXYZ ：三个方向转角平方和开平方操作步骤1141应变：单元阶数：低阶单元（LO ）高阶单元（HI ）单元类型：实体单元（SOLID ）板单元（PLATE ）框架单元（FRAME ）位置：积分点（INT ）（表格结果）结构节点（体）应变成分：应变（E ）塑性应变（PE ）范米塞斯应变(Von Mises)体积应变 (Volumetric)(有效应变)主应变（E1/E2/E3）操作步骤 1钢筋混凝土梁裂缝分析 应力：单元阶数：低阶单元（LO ）高阶单元（HI ）单元类型：实体单元（SOLID ）板单元（PLATE ）框架单元（FRAME ）位置：积分点（INT ）（表格结果）结构节点（体）应力成分：应力（S ）塑性应力（SP ）范米塞斯应力(Von Mises)最大剪应力 (Max shear)主应力（P1/P2/P3）操作步骤 1 142Step 应力：单元阶数：低阶单元（LO ）高阶单元（HI ）结果内容：考虑所有损失后应力（S ）应变（E ）塑性应变(Ep)操作步骤 后处理->1D 钢筋单元应力/应变 (12)1Step 钢筋混凝土梁裂缝分析 3D 单元状态：单元阶数：低阶单元（LO ）高阶单元（HI ）单元类型：实体单元（SOLID ）板单元（PLATE ）框架单元（FRAME ）状态：塑性状态弹性（Elastic ）塑性（Plastic ）裂缝状态加载和卸载时完全张开加载和卸载时部分张开裂缝关闭未产生裂缝操作步骤 后处理->3D 单元状态 (13)1 在钢筋混凝土梁两端上部位置首先出现裂缝； 继续加载，则在跨中截面下部出现裂缝143Step 3D 单元裂缝模式：单元阶数：低阶单元（LO ）高阶单元（HI ）单元类型：实体单元（SOLID ）板单元（PLATE ）框架单元（FRAME ） 成分：裂缝面处应力：sk法向应力：nn剪应力：ns切向应力：nt正应变：Ek剪应变：Gk操作步骤 后处理->3D 单元裂缝模式 (14)1钢筋混凝土梁裂缝分析 最大：最大值最小：最小值最大绝对值：绝对值的最大值1 操作步骤 1 144数据：应力：SPXX应变：EXX全部选择：选择所有荷载步骤单元：7337（端部截面上部节点） 表格：生成表格结果利用Excel 表格，生成应力应变曲线操作步骤 1 2 3 4 2134 5 5Step预应力梁施工阶段分析END145。