劲性搅拌桩复合地基非线性有限元分析

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钢筋混凝土结构非线性有限元分析共3篇

钢筋混凝土结构非线性有限元分析共3篇

钢筋混凝土结构非线性有限元分析共3篇钢筋混凝土结构非线性有限元分析1钢筋混凝土结构是现代建筑结构中常用的一种结构形式。

由于钢筋混凝土结构自身的复杂性,非线性有限元分析在该结构的设计和施工过程中扮演着重要的角色。

非线性有限元分析是建立在解析的基础之上的,它可以更真实地模拟结构在实际载荷下的变形和破坏特性。

本文对钢筋混凝土结构的非线性有限元分析进行细致的介绍。

首先需要了解的是,钢筋混凝土结构存在多种非线性问题,如材料非线性、几何非线性和边界非线性等。

这些非线性问题极大地影响了结构的受力性能。

在结构的设计阶段,要对这些非线性因素进行充分分析。

钢筋混凝土结构在材料方面存在很多非线性问题,例如,混凝土的拉应力-应变曲线存在非线性变形,钢筋的本构关系存在弹塑性和损伤等等。

这些材料的非线性特性是钢筋混凝土结构变形和破坏的重要因素。

钢筋混凝土结构材料的非线性特性需要通过相关试验来获得,例如混凝土的轴向拉伸试验和抗压试验,钢筋的拉伸试验等,试验数据可以被用来建立预测结构非线性响应的有限元模型。

钢筋混凝土结构在几何方面存在很多非线性问题,例如,结构的非线性变形、结构的大变形效应、结构的初始应力状态等等。

钢筋混凝土结构几何的非线性效应可通过有限元分析明确地描述。

要对几何非线性进行分析,通常使用非线性有限元分析程序,其中包括基于条件梯度最优化技术的材料和几何非线性分析以及有限元法分析中使用的高级非线性模拟技术。

钢筋混凝土结构的边界条件也可能导致结构的非线性响应,例如基础的扰动、结构的支承和约束条件等。

所有这些条件都会导致模型在分析中出现非线性行为。

最后,非线性有限元分析可以简化结构设计的过程,并且可以更准确地分析结构的性能。

另外,分析过程中还可以考虑更多因素,例如局部的材料变形、应力浓度等等,让设计人员了解到结构的真实状态。

总之,钢筋混凝土结构非线性有限元分析是现代建筑结构中常用的一种结构分析方式,对于设计和施工都有着重要的意义。

钢筋混凝土结构的非线性有限元分析

钢筋混凝土结构的非线性有限元分析

=一[ ] { }+{ } u
() 2
式 中:[ r K ]为切线 刚度矩 阵 ; { }为外荷 载矢量 ; u 、 u {} {}
每次迭代将上一级 的不平 衡位 移在下 一级 中进 行平衡 迭 代, 通过反 复迭代最 终使 { } +1一{ } u u 之间的偏 差小于收敛 数值。
研 究方 向 为 水利 水 电 结 构 工程 。
ms i o输入混凝土 的应力 应变 关系 , 确定 本构 关 系 , 而确定 其 从
在钢筋混 凝土结 构 中, 钢筋 处于单轴 受力 状态 , 其力 学模 型相对容易把握 , 常简 化成线性 理 想弹 塑性模 型 . 通 应力应 变
关 系 如 下 J :


下容许 出现裂缝 , 裂缝 的产 生和 发展会 引起 刚度 的不 断变化 ,
致使结构 内力随之重新分布 , 因此 引入 混凝土 多参数强度 准则 和非线性 本构关系 , 对其进行 非线性 有限元 分析非常必要 。
维普资讯
第 2 第 8期 8卷 20 06年 8月




Vo . 1 28. .8 No
Au ., 0 6 g 20
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【 利 水 电工 程 】 水
钢 筋混凝 土结构 的非线性有限元分析
王心 勇, 全才 , 辛 宋 娟
收 稿 日期 :0 6 卜 l 2 o—0 4
2 1 本构 关 系 .
A S S中的混凝土材料可用 t,oc 及 m tu 定义其 w NY b cn r anm

w 五参数 破坏 准 则来检 验 混凝 土 的开裂 和压碎 。通过 t, b
作者简介 : 王心勇( 90 ) 男, 18 一 , 山东莘县人 , 读硕 士 , 在 主要

钢筋混凝土非线性分析

钢筋混凝土非线性分析

钢筋混凝土非线性分析钢筋混凝土非线性分析
1. 引言
1.1 背景
1.2 目的和范围
2. 钢筋混凝土基础知识
2.1 钢筋混凝土的组成和特性
2.2 钢筋混凝土的力学性质
2.3 钢筋混凝土构件的受力特点
3. 钢筋混凝土非线性分析方法
3.1 线性分析方法介绍
3.2 非线性分析方法介绍
3.3 静态非线性分析
3.3.1 受力模型建立
3.3.2 材料非线性特性考虑
3.3.3 荷载施加和分析步骤
3.4 动力非线性分析
3.4.1 振动理论基础
3.4.2 动力非线性分析方法
3.4.3 地震作用下钢筋混凝土结构的非线性分析
4. 钢筋混凝土非线性分析案例研究
4.1 钢筋混凝土框架结构的非线性分析
4.1.1 结构模型建立
4.1.2 荷载施加和边界条件
4.1.3 结果分析和讨论
4.2 钢筋混凝土梁柱节点的非线性分析
4.2.1 节点受力特点
4.2.2 受力模型和材料非线性
4.2.3 荷载施加和分析步骤
4.2.4 结果分析和讨论
5. 结论
6. 附件
6.1 数据表格
6.2 结构草图
6.3 模型参数
7. 法律名词及注释
7.1 钢筋混凝土设计规范解释 7.2 结构力学术语解释。

钢筋混凝土梁非线性有限元分析在实际工程中的应用

钢筋混凝土梁非线性有限元分析在实际工程中的应用



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图 2 混凝土的应力 一应变关系曲线
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科 学之 友
Fedfcne m t r rn ic a u i oS e A e s
21年1月 00 2
钢 筋 混凝 土梁 非线 性 有 限元分 析 在 实际工程 中的应 用
曹丽园 ,乔冠峰
(. 1 太原理工大学建筑与土木工程学院,山西 太原 0 0 2 ;2山西省建筑职业技术学院 ,山西 30 4 . 太原 000) 3 00
3 工程 实例
以下为笔者所做实际工程 的部分平面图( 由于该 工程为地下
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Байду номын сангаас

人防工程 , 配筋量 较大 , 根据需要梁 中纵向受力 钢筋均采用三级 钢 )L 见图 3 将其 简化为 简支梁进行分析 。 ,】 , 梁长度为 3m, 截面
建议 的公式 , 上升段为二次抛物线 , 之后为一水平 的直线段即 :
当 ≤ 时, : [- 18/o ; C 1 ( - c )] s
当 B ≤s ≤ 时 , Co o o= r
其 中 : 为 混 凝 土 的峰 值 压 力 ,取 《 凝 土 设 计 规 范 》 f 混 ( B 0 12 0 ) G 5 0 — 0 2 规定 的轴心抗压强度设计值 ; s 和 分别为混凝

水泥土搅拌桩基坑支护结构性能的有限元分析

水泥土搅拌桩基坑支护结构性能的有限元分析

湘潭大学硕士学位论文水泥土搅拌桩基坑支护结构性能的有限元分析姓名:屈畅姿申请学位级别:硕士专业:结构工程指导教师:马石城20070501摘 要水泥土搅拌桩支护结构是在软土地区用的较多的一种支护形式,它具有不透水等诸多优越性,且使用的材料仅水泥而已,因此有着较好的经济效益,近几年得到广泛的应用。

主要的计算方法有经典方法、土抗力法以及有限元法,其中三维有限元法能从整体上分析支护结构及周围土体的应力与位移性状。

本文总结了前人的研究成果,建立了三维有限元模型,并结合水泥土搅拌桩的受力特性对搅拌桩支护结构的性能做了较为全面的有限元分析,研究了软土夹层对支护结构性能的影响,主要内容如下:(1)本文中的土体是采用岩土工程常用的理想弹塑性本构模型—Drucker-Prager模型。

它建立在考虑静水压力的广义Mises屈服准则的基础上, D-P模型中使用的土的膨胀角这一参数能很好的反映土体的剪胀性。

本文采用增量迭代法进行计算,迭代采用的是切线变刚度迭代法。

利用ANSYS大型计算软件来完成本文的非线性有限元计算,考虑初始应力场,开挖卸载的过程采用生死单元的方法来进行模拟。

(2)由水泥土搅拌桩的成桩原理及其性质可知,支护结构的强度虽较原土有一定的提高,但还是比较接近原土,故在本文的有限元计算中搅拌桩支护结构的本构模型也采用Drucker-Prager模型。

水泥土搅拌桩与土体的分界不明显,且两者的模量等参数差别不大,故不考虑接触面单元的问题,将支护结构和土体看成一个整体,将作用在支护结构上的土压力视为这一整体的内力。

(3)根据泉州某工程实例,建立三维有限元模型,按照工程实际将土分层建模,计算模型利用基坑的对称性,取一半进行计算分析。

将ANSYS软件计算得到的位移结果与实测的结果进行比较,验证了本文所建立的计算模型的合理性。

(4)利用以上建立的三维有限元模型对水泥土搅拌桩位移、竖向应力、剪应力等支护结构的重要指标进行了分析。

CFG桩复合地基工程应用实例及非线性有限元分析

CFG桩复合地基工程应用实例及非线性有限元分析

桩, 成桩 后与桩 间土 、 垫层 一 起 形 成 复合 地 基 。C G 褥 F 桩 复合地 基通 过褥 垫 层 与基 础 连 接 , 论 桩 端 落 在一 无
般 土层还 是坚 硬土 层 , 可保 持桩 间 土始终参 与 工作 。 均 由于桩体 的强度 和模 量 比桩 间土大 , 荷载作 用 下 , 在 桩
⑦ 粉 土 ⑧ 粉 细 砂
3 5 .2 3 5 .8
20 2 20 0
1. 2O 2. 2O
2 7 3 l

粉 质 粘 土
7 2 .5 86 .5
20 1 20 3
95 . l. 05
3 5 3 6
⑩ 粉 质 粘 土
注:
地 基 承 载 力 基 本 值 ; 土 的 弹性 模 量 ; E
顶应 力 比桩间 土表 面应 力 大 , 可将 承 受 的 荷 载 向较 桩 深的土层 中传 递并 相应减 少 了桩 间土 承担 的荷 载 。这
2 工 程 地 质 及 水 文 地 质条 件
根据 场地 岩 土工 程 勘 察 报 告 , 场 地 地 层 分 布 比 该 较规 律 , 从基 坑底 算起 , 层特 征见 表 1 地 。
表 1 地 基 土 物 理 力 学 指 标

土 层 名称 平 均 厚 度
, m

/ P ka

/ a MP

/P ka
样, 由于桩 的作用 使复 合 地 基 承 载 力 提高 , 变形 减 小 , 再加 上 C G桩 不配筋 , 体 采用 工 业 废料 粉 煤 灰作 为 F 桩
刘胜 群 陈 玉 平 ,
( . 西理 工 大 学 经 济 管 理 学 院 , 1江 江西 赣 州 3 10 ;2 江 西 理 工 大 学 环 境 与 建 筑 工 程学 院 , 西 赣 州 400 . 江 3 10 ) 400

混凝土结构非线性分析及应用研究

混凝土结构非线性分析及应用研究

混凝土结构非线性分析及应用研究混凝土结构非线性分析及应用研究在建筑和结构工程领域,混凝土是一种被广泛应用的材料,其耐久性和可靠性使其成为许多重要工程项目的首选材料。

然而,由于混凝土的物理特性和力学行为的复杂性,对混凝土结构的分析和设计需要考虑非线性效应。

混凝土结构非线性分析及应用研究具有重要的实践意义和理论价值。

一、混凝土结构的非线性行为1. 应力-应变曲线在线性弹性阶段,混凝土的应力-应变关系可以近似为线性关系,但在超过一定应力水平后,混凝土会呈现非线性行为。

这主要是由混凝土的非弹性变形、破坏和裂缝扩展等因素引起的。

2. 剪切与抗剪强度混凝土的抗剪强度是非线性行为的重要体现。

在剪切过程中,混凝土的破坏形式包括切割破坏和剪切轴承破坏。

非线性分析可以将这些破坏模式考虑在内,提高结构的安全性和可靠性。

3. 封闭与裂缝在混凝土结构中,裂缝是无法避免的。

非线性分析可以研究混凝土裂缝的形成和扩展过程,为结构的维护和修复提供重要依据。

二、混凝土结构非线性分析的方法1. 离散元法离散元法是一种基于颗粒模型的非线性分析方法。

该方法可以模拟混凝土的非线性变形、裂缝形成与扩展等过程。

通过离散元法可以更真实地预测结构的力学行为,并对结构的抗震性能进行评估。

2. 有限元法有限元法是一种广泛应用的非线性分析方法,它可以分析混凝土结构的变形、应力分布和破坏形态。

通过有限元法可以得到结构的应变-应力关系曲线、破坏模式以及承载能力等重要参数,为设计和施工提供指导。

3. 增量动力分析增量动力分析是一种通过逐步施加地震荷载来评估结构的非线性响应方法。

通过该方法可以考虑结构的非线性行为和耗能能力,准确评估结构的抗震性能。

三、混凝土结构非线性分析的应用1. 抗震设计混凝土结构的非线性分析可以帮助工程师更好地评估结构的抗震性能。

通过模拟地震荷载作用下结构的非线性响应,可以预测结构的破坏模式、裂缝形态以及承载能力,从而指导工程师进行合理的抗震设计。

混凝土结构非线性分析技术规程

混凝土结构非线性分析技术规程

混凝土结构非线性分析技术规程一、前言混凝土结构非线性分析技术是针对混凝土结构在极限状态下的应力应变行为进行的一种分析方法。

该技术可以有效地评估混凝土结构在承受极限荷载时的变形、裂缝、破坏等问题,为混凝土结构的设计、施工和维护提供可靠的依据。

本规程旨在对混凝土结构非线性分析技术进行详细的介绍和规范,以保证分析结果的准确性和可靠性。

二、适用范围本规程适用于混凝土结构的非线性分析,包括但不限于高层建筑、桥梁、隧道、坝体等工程领域。

三、基本概念1. 非线性分析:指在结构超过弹性阶段后,结构的应力应变关系不再是线性的,需要采用非线性分析方法进行分析的过程。

2. 极限状态:指结构在承受极限荷载时,出现的最不利状态,此时结构的抗力和承载能力达到或接近极限。

3. 材料非线性:指材料在受力时,其应力应变关系不再是线性的,会出现一些非线性现象,如屈服、拉伸软化、压缩硬化等。

4. 几何非线性:指结构在承受荷载后,结构的形状和尺寸发生变化,导致结构的应力分布和应力应变关系发生变化的现象。

四、非线性分析方法1. 材料非线性分析方法(1)弹塑性分析方法:将材料的应力应变关系分为两个阶段,即弹性阶段和塑性阶段,分别采用弹性理论和塑性理论进行分析。

(2)本构模型分析方法:通过建立材料的本构模型,将材料的应力应变关系描述为一个函数,采用数值计算方法进行分析。

2. 几何非线性分析方法(1)几何非线性弧长法:将结构的形状和尺寸变化描述为一个曲线,通过数值计算方法求解。

(2)几何非线性切线法:通过将结构的形状和尺寸变化分解为多个小步骤,分别进行线性分析,最终得到非线性分析结果。

五、分析步骤1. 确定分析目标:根据工程需要确定分析目标,如评估结构的极限状态承载能力、评估结构的变形和裂缝情况等。

2. 建立分析模型:根据实际情况建立结构的有限元模型,并对模型进行验证。

3. 选择材料非线性模型:根据混凝土材料的性质选择合适的本构模型,并进行参数校准。

00混凝土结构非线性分析学习资料

00混凝土结构非线性分析学习资料
钢筋混凝土结构的非线性有限元分析
❖课程目的、要求 硕士研究生要求: 工作之路:学1~2个软件,做论文找工作 学术之路:学会阅读文献,发现问题,解决问题 ❖成绩评估 ❖文献目录:非线性有限元书籍和关于杆的文章 Sap2000,Ansys,Adina手册 ...
目录
• 梁柱线性刚度矩阵 • 集中塑性铰 • 并行模型 • 连通模型 • 静力弹塑性分析 • 纤维单位 • 恢复力模型 • 动态分析
初步知识:弯矩(曲率)图的面积定理
初步知识:弯矩(曲率)图的面积定理 第二弯矩图面积定理
初步知识:弯矩(曲率)图的面积定理 第二弯矩图面积定理
初步知识:弯矩(曲率)图的面积定理
第四章双线性弹塑性梁单元的刚度矩阵(级数模型)
第四章双线性弹塑性梁单元的刚度矩阵(级数模型)
反弯点位置
第四章双线性弹塑性梁单元的刚度矩阵(级数模型)
4.1悬臂梁的非线性弯矩-变形关系
4.2非线性柔度矩阵的一般形式
l l
4.2非线性柔度矩阵的一般形式
(4.19) (4.21)
§4.3非线性刚度矩阵的实用形式 固定弯曲点
§4.3非线性刚度矩阵的实用形式
§4.只有弯曲位移的4单元刚度矩 数组
§4.5无轴向变形梁柱单元的双线性弹塑性刚度矩阵
§4.5无轴向变形梁柱单元的双线性弹塑性刚度矩阵
§4.5无轴向变形梁柱单元的双线性弹塑性刚度矩阵
§4.5无轴向变形梁柱单元的双线性弹塑性刚度矩阵
§4.6讨论
§4.6讨论
§4.6讨论
§4.6讨论
§4.6讨论
§4.6讨论
第六章三线弹塑性梁的刚度矩阵
M
第七章钢筋混凝土构件弯矩曲率关系的确定
2.1弯矩曲率关系

钢筋混凝土非线性有限元分析综述

钢筋混凝土非线性有限元分析综述

钢筋混凝土非线性有限元分析综述1 前言钢筋混凝土结构是建筑、桥梁等领域中应用最为广泛的一种结构。

但是我国对钢筋混凝土的各方面力学性能的计算掌握还不能说已经掌握的很全面很彻底了,特别是混凝土。

因为混凝土是由水、水泥、砂子、石子及各种不同掺和料或外加剂混合硬化而成的,是一种成分非常复杂、性能多样的建筑结构材料。

长期以来,分析钢筋混凝土结构的应力或内力的方法都是线弹性理论,确定构件的承载能力、刚度和抗裂性却是用极限状态的设计方法,显然二者之间是互不协调的。

并且这种设计方法一般都是基于大量试验数据上的经验公式,虽然这些经验公式可以反映钢筋混凝土构件的非弹性性能,但是,随着越来越多的钢筋混凝土构筑物需要修建,对质量也提出了更高的要求,这样一来,使用经验公式的常规设计就暴露出来很多缺点,所以在使用上还有局限性,也缺乏系统的理论性。

为了进一步完善研究方法,人们又作了大量的实验和研究工作,探索塑性变形的结构非线性分析方法,以便能正确反映钢筋混凝土结构的实际性状。

2 有限元分析的重要性钢筋混凝土结构是目前工业建筑与民用建筑中最主要的结构形式,由于钢筋混凝土是由两种不同性质的材料—混凝土和钢筋—组合而成的,它的性能直接依赖于这两种材料的性能特别是在非线性阶段,在对钢筋混凝土进行分析时,最常用的,是线弹性分析方法,但是线弹性分析方法的基本假定是小变形。

混凝土和钢筋本身的各种不同的非线性性能和二者之间联结的非线性性能,在这种组合材料中将不同程度地反映出来,这时候,如果仍用线弹性方法进行模拟运算,将很难准确地反映结构的实际变形和受力特点。

正由于存在着这些问题,钢筋混凝土结构的非线性分析就显得特别重要。

基于功能完善的有限元软件和高性能的计算机硬件对设计的结构进行详细的力学分析,以获得尽可能真实的结构受力信息,就可以在设计阶段对可能出现的各种问题进行安全评判和设计参数修改。

3 有限元分析原理随着计算机技术的飞速发展,基于有限元方法原理的软件大量出现,并在实际工作中发挥了越来越重要的作用。

钢筋混凝土梁的Abaqus非线性有限元分析

钢筋混凝土梁的Abaqus非线性有限元分析

钢筋混凝土梁的Abaqus非线性有限元分析摘要:本文介绍了混凝土损伤塑性模型的原理、钢筋和混凝土材料的塑性计算过程、混凝土损伤因子的定义及计算。

依据混凝土规范,采取半理论半经验法推导出普遍适用的混凝土损伤塑性模型,然后考虑材料非线性和几何非线性,对一根钢筋混凝土悬臂梁进行了精细化有限元分析,探讨了混凝土损伤对计算结果的影响等问题,为进一步利用ABAQUS对钢筋混凝土进行有限元分析提供了参考。

关键词:损伤塑性模型;有限元;ABAQUS钢筋混凝土结构在土木中应用广泛。

目前常采用试验或数值模拟的方法来研究结构的力学行为。

试验结果较可靠,但费用高、周期长。

随着计算机有限元分析的发展,使得复杂结构的模拟得以实现。

在数值分析中,主要考虑混凝土材料的本构模型,然而,由于混凝土材料的特殊性,虽然已出现各种本构模型,但是仍未见公认的模拟本构关系的理论[1]。

混凝土的本构关系主要是表达混凝土在多轴应力作用下的应力—应变关系,应力—应变曲线由上升段和下降应变软化段组成,特别是对下降段,它具有裂缝逐渐扩展,卸载时弹性软化等特点,而非线性弹性、弹塑性理论很难描述这一特性。

损伤力学理论既考虑混凝土材料在未受力的初始裂缝的存在,也可反映在受力过程中由于损伤积累而产生的裂缝扩展,从而导致的应变软化。

因而近年来不少学者致力于将损伤力学用于混凝土材料,并建立相应的本构关系[2]。

ABAQUS是大型通用的有限元分析软件,其具有强大的非线性分析能力[3],ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性模型采用各向同性弹性损伤结合各向同性拉伸与压缩塑性理论来表征混凝土的非线性行为,是一个基于塑性的连续介质损伤模型,又结合非关联多重硬化塑性和各向同性弹性损伤理论表征材料断裂过程中发现的不可逆损伤行为[4]。

该模型可用于单向加载、循环加载及动态加载等情况,具有较好的收敛性。

本文把规范[5]建议的混凝土本构关系应用到损伤塑性模型,对一悬臂梁[6]进行精细的有限元建模计算和探讨。

劲性搅拌桩复合地基承载性能静动力分析

劲性搅拌桩复合地基承载性能静动力分析

Abstract:The axial stress and axial displacement distribution curves of the concrete core mixing single pile are researchend the differences of the single pile ultimate capacity of concrete core mixing pile between different concrete core
2竖向荷载下劲性搅拌桩工作形状分析
2.1有限元计算模型及参数选取
在计算模型中,桩、基础均取为圆形截面。混
凝土桩内芯直径为300 mm,桩长为9 m;水泥土外
芯桩直径为600 mm,桩长为10 m;基础和垫层的
半径均为500 mm,基础高为600 mm,垫层厚度为
200 irlm。
在模拟分析中,桩体和土体均采用ANSYS中
Key words:concrete core mixing pile;composite foundation;finite element method;dynamic analysis;ANSYS
1 引言
复合材料桩是利用大的表面积来提供摩阻力, 同时用高强度的芯承担荷载,理论上是一种经济有 效的地基处理方法m 21。基于这类复合桩承载理论所 发展起来的劲性搅拌桩复合地基是在水泥土搅拌桩 复合地基中用静压的方式置入小直径的混凝土预制
位移/inln

5.5

6.5


—0.2
_一0.4 、 N
一0.6
表2地基软土Drucker.Prager模型参数 Table 2 DruckeILPrager model parameters of weak soil

PPRC劲性体在复合地基处理中的有限元分析

PPRC劲性体在复合地基处理中的有限元分析

PPRC劲性体在复合地基处理中的有限元分析作者:李伟来源:《价值工程》2018年第06期摘要:PPRC劲性体复合地基是一种新型的地基处理方法,目前对其的理论研究还不够充分,为了详细分析PPRC劲性体复合地基的承载特性,本文采用有限元分析软件ANSYS根据某工程背景建立了PPRC劲性体复合地基有限元模型,以此为基础对比分析PPRC劲性体和CFG桩,得出了结论,为PPRC劲性体的推广应用提供理论依据。

Abstract: Precast Pipe-pile of Reinforced Concrete composite ground is a new method of ground treatment, and the theoretical research on it is not enough at present. In order to analyze the bearing characteristics of PPRC composite ground in detail, in this paper, finite element analysis software ANSYS is used to establish a finite element model of PPRC composite ground based on a project background, on the basis of this, the conclusion is obtained by comparing and analyzing the PPRC and CFG pile, which provides a theoretical basis for the popularization and application of PPRC.关键词: PPRC劲性体;沉降;复合地基;有限元分析Key words: Precast Pipe-pile of Reinforced Concrete;settlement;composite ground;finite element analysis中图分类号:TU470 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2018)06-0125-021 概述预制混凝土劲性体简称PPRC劲性体,是一种预应力高强度混凝土管桩,桩身采用先张法预应力钢筋和抗压强度大于C60的混凝土,单桩承载力高,能充分发挥桩和桩间土的作用,有效减小地基沉降。

混凝土非线性有限元分析-毛小勇-第四讲知识分享

混凝土非线性有限元分析-毛小勇-第四讲知识分享

1. 双弹簧模型
平行于钢筋纵向的弹簧是用来模
拟钢筋与混凝土之间的粘结-滑移现象,
弹簧系数设为kh。

垂直于钢筋纵向的弹簧是用来模
拟钢筋与混凝土之间的销栓作用,弹
簧系数设为kv。
-联系单元
分离式模型
c=cosθ
{F}e= [B]T [D][B]{δ}e= [K]e {δ}e
s=sinθ
分离式模型
-联系单元
果收敛性进行判别。如果满足收敛容差的要求,进行下一步的计
算,否则根据迭代结束后的数据修正单元刚度矩阵,进行3~4
步。如果多次迭代仍不收敛,可考虑重新划分网格或规定新的收
敛容差。
6. 荷载水平判别
如果采用增量法、增量迭代法或弧长法求解结构响应,要对当
前的荷载水平进行判别。如果达到了预期的荷载水平,则分析中
求更高。
分离式模型适于对结构构件内微观受力机理进行分析研究的情况。
分离式模型
-混凝土单元
பைடு நூலகம்三角形单元、
四边形单元、
四面体单元、
六面体单元、
等参单元
分离式模型
1. 单元划分
线单元、平面单元(三角形)
2. 钢筋塑性性能考虑
-钢筋单元
分离式模型
-联系单元
双弹簧模型、界面节理单元、斜压杆单元、粘结区单元
系可视为刚性联结。
分离式单元的刚度矩阵,除了联系单元之外,与一般的线形单元、平
面单元或立体单元并无区别、这些单元刚度矩阵的推导类似于一般的有限
元方法。
分离式模型中的联系单元可模拟钢筋与混凝土之间的相互作用机理,
如粘结滑移和销栓作用。但大大增加了整体刚度矩阵的维数计算效率低,
对计算机硬件要求较高。此外,多种单元的并入也必然对迭代收敛控制要

钢筋混凝土非线性分析讲解

钢筋混凝土非线性分析讲解
钢筋混凝土非线性分析
参考教材: 1、钢筋混凝土结构非线性有限元理论与应用(同济,1995)
(吕西林、金国芳、吴晓涵) 2、钢筋混凝土非线性分析(同济,1984)
(朱伯龙、董振祥)
3、钢筋混凝土非结构线性分析(哈工大,2007) (何政、欧进萍)
学习要求: 1、认识混凝土材料的非线性性能 2、学习非线性分析基本方法 3、学习科学研究的方法和思路
(可作为:研究工具、计算工具、模拟现场过程)
三、钢筋混凝土结构有限元数值分析的特点 (与其它固体材料有限元分析的不同)
1、模拟混凝土的开裂和裂缝发展(包括裂缝闭合)过程 2、模型中反映钢筋与混凝土间的粘结、滑移 3、模拟混凝土材料应力峰值后和钢筋屈服后的性能 4、材料非线性和几何非线性并存 5、分析结果强烈依赖于钢筋、混凝土材料的本构关系和
拔出试验:假定s1→τ1→σs2、σc2→εs2、εc2→s2→τ2→
σs3、σc3→εs3、εc3→······→sn→τn→σsn=σs0(?)
3、拔出试验和拉伸试验的粘结-滑移全过程分析方法 2)反复加载下的粘结-滑移全过程分析 •用反复荷载下的τ-s关系 •裂缝或构件边缘处局部τ-s关系过渡区域处理
4、反复加载:周期性静力荷载作用下交替产生拉、压应力 重复加载:周期性静力荷载作用下仅产生单向应力
第二章:钢筋混凝土材料的本构关系
一、本构关系的理论模型 1、线弹性模型 2、非线性弹性模型 3、弹塑性模型(理想弹塑性、线性强化弹塑性、刚塑性) 4、粘弹性和粘塑性的流变模型
1)流变学的三个简单流变元件:
曲线形状基本不变 峰值应变基本不变。
4)设备刚度的影响:(下降段的影响)
5)加载时间的影响:徐变问题
基本概念:【朱】Page17 基本徐变(εbc):内部水分不变时 干徐变(εdc):总徐变-基本徐变 徐变度(εsp):单位应力下的徐变 徐变系数(φc ):徐变值/弹性变形

刚性基础下劲性搅拌桩复合地基固结解析解

刚性基础下劲性搅拌桩复合地基固结解析解

刚性基础下劲性搅拌桩复合地基固结解析解
杨涛;唐凤
【期刊名称】《防灾减灾工程学报》
【年(卷),期】2016(0)4
【摘要】根据轴对称固结模型,推导出瞬时加荷刚性基础下劲性搅拌桩复合地基的固结方程,基于双层地基一维固结理论建立了固结解析解。

通过与有限元法计算的固结度进行比较,证明了解析解的正确性和有效性。

利用建立的固结解析解对劲性搅拌桩复合地基的固结特性进行了分析。

结果表明,劲性搅拌桩复合地基的固结速率远大于传统的水泥搅拌桩复合地基,它随芯桩芯长比、劲性搅拌桩置换率和水泥搅拌桩外壳压缩模量的增加而增大,芯桩弹性模量和截面含芯率对劲性搅拌桩复合地基固结速率的影响不大。

【总页数】7页(P505-511)
【作者】杨涛;唐凤
【作者单位】上海理工大学土木工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TU473
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桩承加筋土复合地基现场试验及有限元分析的开题报告

桩承加筋土复合地基现场试验及有限元分析的开题报告

桩承加筋土复合地基现场试验及有限元分析的开题报告一、研究背景土工复合地基是根据现场土体的情况和工程需求,通过在土体中加入某些改性材料(如纤维、树脂、纳米材料等)和添加工艺(如水泥加固、动力碾实、快速沉积等),使得土体的物理力学性质满足规定的强度要求或其他性能指标,并与地基体系紧密结合,以改善其强度、变形和稳定性等,达到加强地基的目的。

在传统的土工加筋的基础上,引入了桩承作用,即在地基中设置钢筋混凝土桩,以进一步增加土体的承载性能和变形控制效应。

桩承加筋土复合地基在高速公路、桥梁、机场、码头、工业场地等地基加固工程中得到了广泛应用,并取得了良好的效果。

因此,针对桩承加筋土复合地基的实际应用效果及其力学性能,进行现场试验及有限元分析研究具有重要的理论与实际意义。

二、研究目的本研究旨在通过现场试验及有限元分析两个方面,对于桩承加筋土复合地基的强度、变形和稳定性等力学性能进行全面、准确的研究与探讨,以期为工程实际中的地基加固提供科学依据和理论支撑。

具体研究目标为:1. 分析桩承加筋土复合地基在加载过程中的应力与应变关系,探究其承载力特性。

2. 分析桩承加筋土复合地基在加载过程中的位移与时间关系,探究其变形特性和稳定性。

3. 比较几种不同类型的桩承加筋土复合地基的力学性能、经济性以及工程适用性,在实践中提出具有一定参考价值的选择建议。

三、研究内容与思路1. 现场试验选取适当的试验场地,设置一定数量的桩承加筋土复合地基试验模型,采用电子测力仪、位移计等仪器测量其在不同荷载下的应力变化、变形规律等参数,并记录实验数据。

实验过程中应尽量模拟实际工程环境,减小各种误差的影响。

2. 有限元分析基于现场试验所获取的数据,建立桩承加筋土复合地基的有限元模型,在ANSYS 等软件平台上进行仿真计算,分析其应力场、位移场和变形规律等,以及桩身所承担的荷载大小、分布情况等。

通过比较现场实验数据和数值模拟结果,验证模型的正确性和可靠性。

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t h a t a n o p t i m u m c o r e p i l e l e n g t h a n d a n a r e a r e p l a c i n g r a t i o o f t h e r e i n f o r c e d m i x i n g p i l e h a d b e e n e x i t e d . C o m p a r i n g t h e r e i n f o r c e d m i x i n g p i l e w i t h t h e c o n c r e t e p i l e u n d e r t h e s a m e c o n d i t i o n , i t i s f o u n d t h a t t h e
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K e y w o r d s r e i n f o r c e d m i x i n g p i l e , c o m p o s i t e f o u n d a t i o n , f i n i t e e l e m e n t m e t h o d
1 引

我国沿海地区软土分布非常广泛, 低强度、 高
混凝土桩使用。
关键词 劲性搅拌桩, 复合地基, 有限元法
F i n i t e E l e m e n t A n a l y s i s f o r C o mp o s i t e F o u n d a t i o n o f R e i n f o r c e d Mi x i n g P i l e
C O N T A C T 1 7 4 单元组成的接触对来模拟桩土之
间的接触面。凭前人经验取水泥土外芯桩与土体 之间的接触单元 的切、 法 向刚度分别为 1 . 0 x
1 0 ' P a , 1 . 0 x 1 0 7 P a , 摩 擦系 数为0 . 4 ,
本文计算体系中桩体和垫层均简化为线弹性 体, 这是因为混凝土和水泥土的压缩模量都远高 于土体, 在作用荷载不是很高的情况下, 混凝土和 水泥土的变形基本处于弹性变形阶段, 而且其模
压缩性和低渗透性是软土已知的工程特性。基础
工程中 一般采用地基加固和深基础的措施来改善 软土性能, 以满足设计所需要的沉降控制和承载
力要求。深层水泥土搅拌桩、 石灰桩 、 上工合成织
济。软土地基上基础工程的理想效果是在较小沉 降时能提供足够高的承载力, 同时又能充分发挥 基础材料的强度, 即用经济有效的处理方法满足 设计对沉降和承载力的要求。 复合材料桩是利用大的比表面积来提供摩阻 力, 同时用高强度的芯承担荷载, 理论上是一种经
3 单元划分
根据工程中常见情况, 桩的截面取为圆形截 面。 桩直径为 6 0 0 m m, 桩长 l o m, 桩芯材料采用 预制混凝土微型桩芯, 桩芯直径为 3 0 0 m m, 芯长 9 m; 桩顶设有 6 0 0 m m高的承台, 承台直径为 l m, 在桩与承台之间铺设2 0 0 m m厚的砂垫层( 一般工
提 要 以有限元程序 A N S Y S 为工具, 对劲性搅拌桩单桩的工作性状进行了分析研究。软土中不同 芯桩长度和截面含芯率的劲性搅拌桩的内力和变形的分析。结果表明: 劲性搅拌桩的荷载主要 由桩侧 摩阻力承担, 传至桩端的荷载所占 比例很小; 并且存在一个最佳芯长和最优截面 含芯率。进一步与同 等 条件下的混凝土单桩的时比研究发现, 劲性搅拌桩的性能与混凝土桩十分类似, 在一定条件下可以替代
中, 分别对扩大计算范围和加密划分网格进行了 试算, 计算范围加大一倍或网格加密一倍, 位移和 应力变化均小于 5 %, 此时计算结果影响视为可
接受范围, 以尽可能消除网格划分带来的误差。
} F { 一且 ! B} T 1 6 } d x d y 旧} T [ D ] 〔 B ] d x d y ! 8 } e 一 J
图1 所示。以上确定计算范围和网格划分过程
取其物理力学参数如表 1 ; 桩周土体采用 A N S Y S 有限元程序中提供的D r u c k e r - P r a g e r ( 简称D P 模 型) 非线性模型, 其模型参数如表 2 . D r u c k e r -
P r a g e : 模型 使用D P 屈服准则[ [ 3 ] , 此屈服准则是
对 Mo h r - C o u l o m b 准则给予的近似, 其流动性准
S t r u c t u r a l E n g i n e e r s V o l . 2 1 , N o . 3
F o u n d a t i o n
则可以使用不相关流动准则, 其屈服面并不随着 材料的逐渐屈服而改变, 因此没有强化准则, 然而 其屈服强度随着侧限压力( 静水压力) 的增加而相 应增加, 其塑性行为被假定为理想弹塑性; 另外, 这种材料考虑了由于屈服而引起的体积膨胀, 但 不考虑温度变化的影响。
w o r k i n g b e h a v i o r o f t h e r e i n f o r c e d m i x i n g s i n g l e p i l e i s s i m i l a r t o t h a t o f t h e c o n c r e t e s i n g l e p i l e , a n d , t h e c o n c r e t e p i l e c a n b e t a k e n p l a c e b y t h e r e i n f o r c e d m i x i n g p i l e u n d e r a c e r t a i n c o n d i t i o n .
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可将任 在单元分析之后进行的总体分析中 一节点 z 的平衡方程改用节点位移表示:
( 3)
将节点上各节点的平衡方程集合在一起, 即
济有效的地基处理方法川。基于这类复合桩承
载理论所发展起来的混凝土芯水泥土搅拌桩( 又 称劲性搅拌桩) , 已被试验证实为软土地基处理中 经济有效、 施工便利的一种新型桩, 近些年开始在 一些工程中得到应用, 但对其受力机理和变形、 强 度特性的研究还很缺乏。本文采用有限元法对劲 性搅拌桩的一些工作性能, 劲性搅拌桩承载机理
第2 1 卷第 3 期 2 0 0 5 年6 月
结 构 工 程 师 S t r u c t u r a l E n g i n e e r s
V o l . 2 1 ,N o . 3 J u n e . 2 0 0 5
劲性搅拌桩复合地基非线性有限元分析
盛桂琳 鲍 鹏 孔德志
( 河南大学, 河南 4 7 5 0 0 1 )
程应用中 建议褥垫层厚度为1 5 0 - 3 0 0 m m [ 2 3 ) o
为了减少单元数目, 三维有限元分析的区域 大小及网格的划分是在试算的基础上进行的, 其 确定原则是: 复合地基的应力与位移分布不随边 界尺寸的增减而有明显变化, 在高应力梯度区, 单 元应尽可能小; 在边界附近, 单元可以适当划大 些。 试算表明, 分析区域按下列原则取值可以满 足精度要求: 底部刚性边界设在离地表 3 倍桩长
型参数较少, 根据混凝土和水泥土一般力学性质
处, 即考虑桩端下地基压缩厚度为2 H( H为水泥 土桩长) ; 侧向计算边界取在离承台边缘 1 0 B处 ( B为承台直径) , 侧向边界取三维约束全固定; 上边界为自由 边界。利用模型的对称性, 网格划 分只对 1 / 4 进行, 有限元网格划分剖面示意图如
=[ k ] { S } “
( 1) ( 2)
图 1 有限元网格划分示意图
其中, [ k ] 为刚度矩阵:
4 单元选取与材料参数
在模拟分析中, 桩体和土体均采用 A N S Y S
有限元程序中的 S O L I D 4 5 单元。由于模型按三 维实体建模, 桩体和土体均采用实际尺寸, 因此要 求单元能够反映荷载作用下 的三维受力性状,
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