UHPFRC构件数值模拟分析理论
超高性能纤维增强混凝土管的三边承载实验研究
明显低于普通钢筋混凝土管 ，是一种薄壁管 。在达到破坏荷载时 ，钢筋增强 ＵＨＰＦＲＣ管 的拉 、压应变均高于无筋 ＵＨＰＦＲＣ管。钢筋
增强 ＵＨＰＦＲＣ管呈现多裂纹开裂特 征，裂 纹的宽度 随荷 载增加而增加。
关键词 ｉＵＨＰＦＲＣ管；承载力；非刚性；多裂纹
中图分类号 ：ＴＵ５２８．７３
文献标识码 ：Ａ
级荷载值时荷载保持 １ ｍｉｎ，加载速率为 １．０ ｋＮ／ｍｉｎ。（３）最后
加载至破坏，加载速率为 ０．６ ｍｍ／ｍｉｎ。
图 １ 管环尺寸和钢筋笼
２ 结果与讨论
成型流程为：（１）管环内模和外模的组装，表面刷油，再固
定钢筋笼 （配筋时）。（２）将水泥、粉煤灰、硅灰干拌 ６０ Ｓ；然后 ２．１ ＵＨＰＦＲＣ的力 学性 能
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｉｐｅ，ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｎｏｎ—ｒ ｉｇｉｄ，ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ
Ｏ 引 言
管道结构中，关于钢纤维增强混凝土管道 （ＳＦＲＣＰ）的标准有 ＥＮ １９１６ｔ ］和 ＡＳＴＭ Ｃ１７６５￣等。ＭａｃＤｏｎａｌｄ和 Ｔｒａｎｇｓｒｕｄ￣ｌ开展
粉煤灰综合开发有限公司生产的 Ｉ级灰，密度 ２．６加ｍ ，比表面 １＿３ 测 试 方法
积 １７６０ｍ ｇ：硅灰 （ｓＦ）：成都东南星科技发展有限公司生产，
单轴拉伸实验方法参照日本土木工程学会标准１９１，试样尺
密度 ２．２ ｍ ，比表面积 ４６１０ ｍ２／ｋｇ；水泥、粉煤灰、硅灰的主要 寸及装置与文献［１０］相同，加载设备为 Ｉｎｓｔｒｏｎ５８８２材料试验
向为水泥基 复合材 料。Ｅ—ｍａｉｌ：１１ｂ０１４９＠１６３．ｃｏｍ。通讯作者：王应军， 性。超高性能纤维增强混凝土（Ｕｌｎａ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒ ｆｏｒｍａｎｃｅ Ｆｉｂｅｒ
预应力混凝土受弯构件的细观数值模拟
预应力混凝土受弯构件的细观数值模拟随着经济和科技的快速发展，建筑工程在数量和质量上都有了显著的提升。
现代建筑工程不仅要求外观美观，而且要求结构强度、耐久性等各方面指标都达到高标准。
在建筑工程中，钢筋混凝土结构得到了广泛应用。
普通混凝土结构在负载作用下的变形和开裂较大，影响结构的承载能力以及使用寿命。
为了解决这个问题，预应力混凝土 (prestressed concrete) 结构的技术被引入，它能更好地抵御外界荷载的影响，提高结构的稳定性和耐用性。
预应力混凝土结构的核心实现技术是预应力技术，它将钢筋（或钢绞线）在混凝土未拌合前就施加预定张力，使混凝土的提前压应力由张紧构件承担，降低了混凝土结构内部的应力并提高了抗弯和抗拉的能力。
而预应力混凝土受弯构件则是预应力混凝土结构的重要构件之一，主要承担建筑物的水平荷载作用。
预应力混凝土受弯构件因承担的作用不同，分为内力臂不同时的梁和板两种类型。
为了保证预应力混凝土受弯构件的安全性、强度和稳定性，必须对其进行详细的力学分析和设计。
现代工程领域中，越来越多的工程通过数值模拟来实现设计、认证和性能检测。
而预应力混凝土受弯构件的分析和设计过程，也无法摆脱细观数值模拟的应用。
细观数值模拟是一种基于离散单元法的计算力学方法，它将连续体划分为一些离散的小单元，通过求解这些小单元之间的相互作用关系，来描绘整个系统的力学行为。
作为一种近代的科学计算和分析方法，细观数值模拟具有一定的优点：效率高、计算精度高、对复杂问题有较好的应对能力等。
同时，它也有一些不足，如计算误差较大、计算成本较高等。
但是，在工程设计和安全评估领域中，细观数值模拟必定会起到非常重要的作用。
对于预应力混凝土受弯构件的细观数值模拟，需要考虑到各种因素：材料特点、外界荷载、构件尺寸和形状、筋杆数量和布置方式等，这些因素会直接影响到模拟的结果。
其中，模拟中如何准确表达材料的力学特性是一个难点问题。
在数值模拟中，混凝土和钢筋都被看作是弹性-塑性材料。
建筑数值模拟与结构优化设计
建筑数值模拟与结构优化设计建筑是人类生活的重要组成部分，其设计和建造的质量直接关系到人们的生活品质和安全。
为了确保建筑的结构安全可靠，传统的建筑设计过程通常依赖于经验和试错。
然而，随着科技的发展，建筑数值模拟与结构优化设计成为了建筑设计领域的一项重要技术。
建筑数值模拟是通过借助计算机模拟和分析建筑结构的受力、变形和性能，从而评估和改善结构设计方案的一种方法。
通过数值模拟，可以更准确地预测建筑在不同情况下的受力和变形情况，以及材料的使用性能。
通过这种方式，设计师可以在设计过程的早期阶段发现并解决潜在的问题，从而减少设计的风险和成本。
数值模拟的核心是计算力学，它通过使用数学模型和计算方法来描述和求解物体受力和变形的行为。
为了实现数值模拟，建筑结构需要被建模为一个几何形状的有限元网格，然后通过解析和计算来求解结构的受力和变形情况。
在这个过程中，需要考虑材料的力学性能、边界条件和加载条件等因素。
通过调整这些参数，可以分析不同设计方案的性能差异，并找到最优的结构设计。
除了数值模拟，结构优化设计也是建筑设计过程中的重要环节。
结构优化设计旨在通过改变结构的形状、尺寸和材料等参数，以最小化结构的质量和成本，并同时满足设计的强度和刚度要求。
优化算法可以根据预先设定的目标函数和约束条件，自动搜索最佳设计方案。
通过结合数值模拟和结构优化设计，可以不断改进和优化建筑的结构方案，提高设计的效率和质量。
当前，建筑数值模拟和结构优化设计已经被广泛应用于建筑领域。
例如，在高层建筑的设计过程中，数值模拟可以帮助工程师预测和分析建筑的动力响应，从而优化结构的地震抗力。
在大跨度建筑和桥梁设计中，数值模拟可以帮助工程师优化结构的刚度和体积比，以减少材料的使用量和结构的重量。
在节能建筑设计中，数值模拟可以帮助工程师评估不同设计方案的能耗和热舒适性，从而选择最佳的建筑保温材料和系统。
这些应用都极大地提高了建筑设计的精确性和可靠性。
与传统设计方法相比，建筑数值模拟和结构优化设计具有许多优势。
UHPC加固RC柱的轴压性能试验及有限元模拟分析
UHPC加固RC柱的轴压性能试验及有限元模拟分析
王勃;郭明胜;周家宇;王子诚
【期刊名称】《吉林建筑大学学报》
【年(卷),期】2024(41)1
【摘要】超高性能混凝土(UHPC)因其优异的力学性能和耐久性能,广泛应用于钢筋混凝土结构的加固中。
对UHPC加固钢筋混凝土短柱轴心受压进行试验研究,利用ABAQUS有限元分析软件建立UHPC加固钢筋混凝土短柱轴心受压的有限元模型,峰值荷载模拟值与试验值吻合良好。
分析长细比对加固柱荷载及塑性变形性能的影响,每组5个试件长细比分别为2,4,6,8和10,共6组30个试件。
结果表明:相同长细比下UHPC加固钢筋混凝土柱能较大提升柱的承载力和延性;随着长细比L 0/d增大,加固柱的承载力降低,破坏时试件的极限位移明显增大;当长细比进一步增大,试件极限承载力降低趋势开始变缓,峰值荷载对应的位移增大,抵抗塑性变形能力变差,该研究为UHPC加固钢筋混凝土柱工程应用提供参考。
【总页数】8页(P1-8)
【作者】王勃;郭明胜;周家宇;王子诚
【作者单位】吉林建筑大学土木工程学院;长春市北兴建设发展有限责任公司【正文语种】中文
【中图分类】TU375.3
【相关文献】
1.二次受力下UHPC加固钢筋混凝土柱轴压性能试验研究
2.内置钢板预制壳加固RC柱轴压性能试验研究
3.不同UHPC加固措施的RC墩柱轴压性能试验研究
4.CFRP-钢管再生混凝土加固RC短柱轴压性能试验及有限元模拟
5.钢环加固圆钢管混凝土柱-RC梁角节点轴压性能有限元分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ANSYS的UHPC装配式承重墙数值模拟分析
江苏建筑2020年第2期(总第204期)1概述目前我国生产的装配式墙体材料耐久性差、材料强度低的技术缺陷,限制了装配式墙体的推广应用,因此寻求高强度、高韧性和高耐久性的水泥复合基材料、发展更具优势且综合性能更佳的装配式墙体就显得尤为重要[1]。
而超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete ,UHPC)具有优异的力学性能,是一种高韧性、高耐久性的超高性能水泥基复合材料[2],完全契合装配式承重墙体性能要求。
本文为验证UHPC 在装配式建筑中的应用,设计了普通混凝土及UHPC 两种装配式承重墙,分别对2种墙体进行受力状态模拟及温度场模拟,通过对于模拟计算结果的分析,从力学性能及热工性能两方面验证UHPC 在装配式建筑中的可行性与优越性。
1.12种装配式承重墙的结构形式普通混凝土装配式承重墙采用实心式墙体,图1(a )为普通混凝土实心式墙体结构横断面尺寸示意图。
UHPC 具有高强度、高性能,考虑减轻墙体自重及提高保温隔热性能,UHPC 装配式承重墙采用空心式墙体,即在实心墙体的横断面采用开孔的方式减轻墙体自重,本文采用的是圆心孔,图1(b )为空心式墙体结构横断面尺寸示意图。
[收稿日期]2019⁃12⁃11[作者简介]朱敏,女(1990-),扬州工业职业技术学院,硕士,助教,研究方向:桥梁结构与混凝土耐久性。
基于ANSYS 的UHPC 装配式承重墙数值模拟分析朱敏,朱烨,朱从香(扬州工业职业技术学院,江苏扬州225127)[摘要]目前装配式墙体材料存在耐久性差、强度低的问题,而UHPC 具有高强度和优异的耐久性能。
文章为验证UHPC在装配式建筑中的可行性,设计了普通混凝土及UHPC 两种装配式承重墙,采用APDL 建立有限元模型,分别对普通混凝土、UHPC 两种材料的承重墙进行受力状态、温度场模拟,并将结果对比分析。
结果表明:采用UHPC 材料制备装配式承重墙,可以在保证使用性能的前提下有效降低自重、节省材料、提高耐久性。
装配式剪力墙结构模态数值模拟分析
装配式剪力墙结构模态数值模拟分析【摘要】本文针对装配式剪力墙结构进行了模态数值模拟分析，通过选择合适的数值模拟方法，建立模型并设置参数，对结构进行模态分析和响应分析。
研究结果表明装配式剪力墙结构具有独特的优势，数值模拟分析具有较高的价值。
未来可以进一步深入研究装配式剪力墙结构的性能，为其在实际工程中的应用提供更多参考。
这一研究在推动装配式建筑技术发展和完善方面具有一定的借鉴意义。
【关键词】装配式剪力墙结构、模态数值模拟、分析、概念、特点、方法选择、模型建立、参数设置、结果讨论、响应分析、优势、价值、研究展望。
1. 引言1.1 研究背景目前，关于装配式剪力墙结构的研究主要集中在其施工工艺、抗震性能和结构稳定性等方面。
对该结构在不同荷载作用下的动力响应特性研究相对较少。
开展对装配式剪力墙结构的模态数值模拟分析，对于了解结构在地震加载下的动态响应特性具有重要意义。
通过模拟分析，可以研究结构在不同荷载作用下的振动模态及其频率，为结构设计和抗震设计提供参考。
1.2 研究意义通过模态数值模拟分析，可以更加深入地了解装配式剪力墙结构在不同工况下的振动特性，进而为结构设计和施工提供重要参考。
通过模拟分析可以评估装配式剪力墙结构在地震等外部荷载作用下的抗震性能，为结构的抗震设计提供科学依据。
模拟分析还有助于优化结构设计和提高结构的整体性能，为推广和应用装配式剪力墙结构提供技术支持。
对装配式剪力墙结构进行模态数值模拟分析具有重要的理论和实践意义。
1.3 研究目的本研究的目的是通过数值模拟分析装配式剪力墙结构的动力响应特性，深入探讨该结构在地震等外载作用下的性能表现。
具体而言，我们的研究目的包括：通过对装配式剪力墙结构的概念和特点进行深入分析，揭示其在抗震设计中的重要作用和优势；探讨不同的数值模拟方法在分析装配式剪力墙结构时的适用性与优缺点，为后续的模拟分析奠定基础；接着，建立装配式剪力墙结构的数值模型，并设置合理的参数，以保证模拟结果的准确性和可靠性；随后，进行模态分析，讨论结构在不同模态下的动力响应特性，揭示结构在地震等外载作用下的振动情况；对模拟分析结果进行综合分析，探讨装配式剪力墙结构的优势与劣势，并探讨数值模拟分析在该领域中的应用和价值，为今后的实际工程应用提供科学依据。
钢筋混凝土核心筒结构受力性能的数值模拟
过 程 是 结 构 抗 震 分 析 的重 要 课 题 。本 文 利 用 先 进 的 数 值 模 拟 技 术 ， 已 有 试 验 研 究 的基 础 上 ， 混 凝 土 核 心 筒 进 行 合 理 建 在 对 模 ， 系 统分 析 了轴 压 比 、 筋 率 、 载 角 、 宽 比和 连 梁 刚 度 等 对 混 凝 土 核 心 筒 承 载 力 和 变 形 性 能 的影 响 规 律 。 分 析 结 果 表 并 配 加 高 明， 数值 模 拟 结 果 和试 验 结 果 吻合 较 好 ； 压 比 、 筋率 对 核 心筒 的 弹 性 和 弹 塑 性 性 能 影 响 显 著 ； 载 角 和连 梁 刚 度 主 要 影 响 轴 配 加
［ 文章 编 号 ］ １ ０ —４ ２ ２ １ ） ２ ０ ０ —７ ０ ２ ８ １ （ ０ ０ ０ －０ １ ０
钢 筋 混凝 土核 心 筒 结 构 受 力性 能 的数 值 模 拟
史庆 轩 ， 委 旭 ， 门进 杰 ， 侯 炜 （ 西安建筑科技大学土木工程学院， 西安 ７ ０５ 陕西 １ ５） ０
第３ ２卷 第 ２期
２１ ０ ０年 ４月
工 程 抗 震 与 加 固 改 造
Ｖｏ．３ Ｎｏ ２ １ ２， ． Ａｐｒ ２ ０ ． ０１
Ｅａｔ ｕ ｋ ｓｓａ ｔＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｔｏｉｔ ｒｈｑ ａ ｅ Ｒｅ ｉｔｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ｒｅｒ ｆｔｉ ｎｇ
Ｓ ｉ ｉｇｘ ａ ，Ｗ ｉ “ Ｍｅ ｎ ｉ， ｏ ｅ（ ｏｅ ｖ ｎｉ ｅｎ ， ｉ ｎｅ ｉ Ａｃｉ ｔｅ ｎ ｅ ｎｌ ｙ ｈ Ｑｎ —ｕ ｎ ｅ ， ｎｆ ｅ Ｈ ｕ Ｗ ｉＣｌｇ ｏ Ｃ ｉＥｇｎ ｒｇ Ｘａ Ｕ ｉｒｔ ｏ ｒ ｔ ｕ ｄＴｃ ｏ ｇ ， ｉ ｊ ｌ ｅｆ ｉｌ ｅｉ ｎ ｖ ｓ ｆ ｈｅ ｒａ ｙ ｃ ｈ ｏ
钢结构建筑火灾的数值模拟与安全评估
钢结构建筑火灾的数值模拟与安全评估钢结构建筑已经成为现代化城市建设中不可或缺的一部分。
因为其强度高、抗震性好等特点受到设计师和业主的青睐。
然而，钢结构建筑存在重要隐患问题，即火灾风险。
这是因为火灾对钢结构建筑的影响和破坏非常快速和严重。
因此，研究钢结构建筑的火灾问题，进行数值模拟和安全评估成为必要的过程。
1. 钢结构建筑火灾的数值模拟数值模拟是指通过计算机软件模拟出钢结构建筑在火灾中的行为，以便了解火灾的发生过程、改善安全性和降低风险。
模拟方法包括热传导、热辐射、流体力学、热曲杆和变形分析等，这些方法可以构成一个大型的复杂的数值模拟系统。
（1）热传导分析：热传导分析是数值模拟系统的基本部分，其主要用于模拟在火灾中各部件的热传导过程。
该过程包括热传导介质的传热、传质、热辐射、热对流等方面，模拟中需要考虑材料的导热系数、热膨胀系数和热Joule效应等。
（2）热辐射分析：热辐射分析是指研究电磁波辐射的传播和传输规律。
在火灾中，建筑物的墙壁和顶棚会受到热辐射的影响，应该根据辐射效应进行模拟。
（3）流体力学分析：流体力学分析是数值模拟中重要的一部分，其分为速率方程和压力方程。
在火灾中，消防局常常使用水雾灭火，因此在分析时应该考虑到气液相对流和流动规律等方面。
（4）变形分析：变形分析主要用于评估钢结构建筑在火灾中的结构变形和负荷响应。
其方法包括有限元分析、弹性分析和弹塑性分析等，分析结构的强度和稳定性，并根据分析结果进行有效的调整。
2. 钢结构建筑火灾的安全评估安全评估是指通过对钢结构建筑的火灾情况进行评估和检查，以确保建筑物符合规范和标准要求。
主要包括结构安全、防火控制和防火门窗等方面。
（1）结构安全评估：结构安全在钢结构建筑的火灾中至关重要，其评估主要包括钢结构强度和稳定性等方面。
通过数值模拟研究和分析，可以确定结构在不同炉火中的承载能力和极限状态，以及建筑物的结构优化。
（2）防火控制评估：防火控制主要包括控制炉火发展，防止炉火扩散，以及保护逃生通道和楼梯等方面。
数值模拟技术在建筑结构分析中的应用
数值模拟技术在建筑结构分析中的应用随着社会的发展和科技的进步，数值模拟技术已经被广泛应用于建筑结构分析领域。
数值模拟技术可以帮助工程师预测建筑结构的性能，并提供更加准确的设计和分析结果。
在这篇文章中，我们将探讨数值模拟技术在建筑结构分析中的应用，并且分析数值模拟技术在该领域的影响和前景。
建筑结构分析是建筑设计和工程的重要组成部分，它旨在确保建筑物的结构稳定，并满足建筑设计的要求。
在传统的建筑结构分析中，工程师通常使用手工计算或者经验方程来预测建筑结构的性能。
然而，随着建筑结构的复杂性和要求的提高，传统的方法已经无法满足工程师的需求。
因此，数值模拟技术被引入到建筑结构分析中。
数值模拟技术是一种基于计算机的技术，它可以模拟建筑结构的力学行为。
借助数值模拟技术，工程师可以精确地描述建筑物受力情况，并预测建筑结构在各种情况下的行为。
数值模拟技术在建筑结构分析中的应用最早可以追溯到20世纪60年代，当时工程师使用电子计算机来模拟结构的行为。
随着计算机技术的发展和数值方法的改进，数值模拟技术逐渐成为工程师的一个常规工具。
数值模拟技术在建筑结构分析中的应用非常广泛。
例如，工程师可以使用数值模拟技术来计算建筑物的动力反应，以确定建筑物是否会发生共振。
工程师还可以使用数值模拟技术来分析建筑物受压情况，以确定建筑物的稳定性。
此外，工程师还可以使用数值模拟技术来优化建筑物的设计和结构。
在数值模拟技术的应用中，有几个常见的方法。
其中，有限元分析（FEA）是最常用的方法之一。
有限元分析是一种基于数学模型的方法，它将结构划分成许多互相链接的小模块，以模拟结构的行为。
有限体积法（FVM）和边界元法（BEM）是另外两种常见的数值模拟方法。
在这些方法中，工程师使用数值算法来模拟结构的行为，并通过结果来确定结构的性能。
数值模拟技术在建筑结构分析中的应用有很多优点。
首先，数值模拟技术可以提供更加准确的结果。
如果工程师只使用传统的方法来分析结构，他们通常需要做出一些假设和近似，可能导致误差。
混凝土结构抗震性能的数值模拟分析
混凝土结构抗震性能的数值模拟分析近年来，随着城市化进程的加快，大量高层建筑涌现出来。
这些建筑不仅需要具备美观和实用的特点，还需要具备优秀的抗震性能。
而混凝土结构作为一种常见的建筑结构形式，其抗震性能显得尤为重要。
因此，深入研究混凝土结构的抗震性能，对于提高建筑物的抗震水平至关重要。
数值模拟分析技术是目前研究混凝土结构抗震性能的最主要手段之一，其具备模拟实验得出数据的优良特性，可以准确地模拟不同抗震结构的工作状况，从而为混凝土结构的设计和改良提供了依据。
一、数值模拟分析技术数值模拟是指通过计算机仿真等手段，对于某种物理过程进行模拟，以获得其具体规律。
对于混凝土结构而言，数值模拟分析技术意味着可以通过计算机程序计算不同抗震结构在地震作用下的受力情况，从而预测出其破坏机理和抗震性能。
在数值模拟分析技术的基础上，优秀的计算方法是确保分析结果准确的重要条件之一。
当前，常用的计算方法主要包括有限元法、有限差分法、边界元法等，其中有限元法最为常用。
其基本原理是将结构分割成一系列有限的单元，对每个单元进行数值求解，并将求解后的单元重新组装成整体结构，最终得出分析结果。
二、混凝土结构抗震性能的数值模拟分析过程混凝土结构抗震性能的数值模拟分析主要分为以下几个步骤：1. 确定模拟分析的目标和范围在开始模拟分析前，需要明确具体的分析目标和范围，例如结构的类型、抗震要求、地震作用等内容。
2. 确定结构的数学模型在明确了具体的分析目标和范围后，需要建立结构的数学模型。
建立数学模型时需要考虑到结构的几何形状、材料特性以及地震作用等因素。
3. 确定结构的受力性质在建立数学模型后，需要确定结构所受的地震载荷，包括垂向地震力和水平地震力等。
4. 进行数值计算和分析通过有限元法等计算方法，对结构进行数值计算和分析，并得出结构在地震作用下的受力情况和破坏机理。
5. 进行结果的验证和修正数值模拟分析结果的准确性需要得到验证和修正，可以通过试验等手段对比分析数据，从而对所得数据进行修正和提高。
FLAC-数值模拟分析
1工程概况研究此段为中条山隧道K9+450～K10+560段，此处隧道最大埋深约540m，主要由太古界涑水群表壳岩组合解州片麻岩（Hgn）地层组成，构成中条山隧道分水岭北侧的主体；此段组成隧道的围岩岩性主要为变粒岩、花岗片麻岩等。
该套地层岩性复杂，组合无规律。
岩层产状整体倾向南东，倾角一般在50ｏ～70ｏ间变化。
在AK9+900～AK10+000段为区域性断层影响段，此断层为破碎岩石组成，将为基岩裂隙水下渗提供通道，隧道开挖必将引起涌水，同时此段围岩稍差，施工时易引起坍塌。
此段同时也是中条山北侧泉水主要涌出段，水文情况复杂。
总体评价，本段工程地质条件差。
在此处，具体运用FLAC3D进行模拟的区段均取洞身YK10+100～YK10+180段。
该区段为V级围岩区域，埋深为505～512m，为断层，附近太古界涑水群花岗片麻岩、黑云斜长片麻岩、岩石破碎。
隧道断面为SVc型，如图2-2所示。
图2-2SVc型隧道断面图隧道衬砌按新奥法原理设计，采用SVc型复合式衬砌，该衬砌适用于隧道洞身V级断层影响带及软弱破碎围岩段的初期支护及衬砌，超前支护各环采用42×4mm注浆小导管超前预加固围岩，长4.5m，环向间距35cm，搭接长度1.3m，斜插角10ｏ～15ｏ，每环37根；初衬以喷、锚、网为主要支护手段：钢拱架为I20a型钢，纵向间距75cm，每榀钢拱架之间采用φ22钢筋连接，环形间距1.0m；锚杆采用D25中空注浆锚杆，长3.5m，间距75cm（纵）×100cm（环），与钢拱架交错布置；喷C25早强混凝土26cm。
二次衬砌和仰拱均为C30钢筋混凝土结构，厚50cm。
1.2数值计算模型根据中条山隧道工程的实际状况，为提高计算速度，在保证计算精度的前提下，取桩号YK10+100～YK10+160段采用大型有限差分软件FLAC3D进行建模分析。
对于全断面法、预留核心土法、台阶法，由于整个隧道模型左右对称，为减少计算量，可取隧道模型的一半计算，隧道的计算模型I如图2-3所示。
装配式剪力墙结构模态数值模拟分析
装配式剪力墙结构模态数值模拟分析
装配式剪力墙结构是一种新型的建筑结构，具有结构刚度高、施工速度快、抗震性能
好等优点，被广泛应用于各种建筑领域。
为了进一步研究其动力响应特性，本文利用有限
元软件ABAQUS对一种典型的装配式剪力墙结构进行了模态数值模拟分析。
首先，对结构进行了网格划分和材料属性设置。
结构采用砖混结构，墙体采用剪切型
钢筋混凝土墙，地面和屋面采用钢筋混凝土板。
结构模型采用八节点半壳有限元，材料模
型采用线弹性模型。
同时，考虑结构材料的非线性特性，采用纤维元素模拟钢筋混凝土墙
的裂缝性能。
然后，对结构进行自由振动模态分析。
通过求解结构的特征值和特征向量，得到了结
构的前十阶自由振动模态和相应的自振频率及振型。
分析结果表明，结构的前三阶自由振
动频率分别为15.7Hz、26.2Hz和33.8Hz，对应的振型主要为墙体的弯曲和扭转振动。
最后，对结构进行了地震响应分析。
采用时程分析方法，选取了两组强震地震波进行
分析。
计算得到结构在不同时间点上的加速度响应、位移响应和剪力响应等动力响应特性。
分析结果表明，装配式剪力墙结构在受到地震荷载作用时，墙体处于受拉状态，而地板和
梁则处于受压状态。
结构的抗震性能良好，可以满足设计要求。
综上所述，本文对装配式剪力墙结构进行了模态数值模拟分析，得到了结构的自由振
动特征和动力响应特性。
分析结果对于结构的设计和优化具有重要的参考价值，同时也为
该类型结构的推广应用提供了科学依据。
超高性能混凝土精细化模拟及其力学行为分析
研究分析了超高性能混凝土在复杂应力 状态下的力学行为，发现了其多轴疲劳 损伤和断裂特性，为解决工程中相关问
题提供了参考。
研究不足与展望
在研究中，对超高性能混凝土精细化模型的验证主要基于实验数据，未 来可以进一步通过更多实际工程案例的验证，以更全面地评估模型的准 确性和可靠性。
在分析超高性能混凝土的力学行为时，考虑到其复杂的非线性特性，应 进一步引入先进的非线性分析方法，以更准确地模拟其力学行为。
材料组成与结构
UHPC主要由水泥、细骨料、粗 骨料、硅粉、矿渣等原材料组成
。
它的微观结构主要由水泥石和骨 料组成，其中水泥石的显微孔隙 和骨料与水泥石之间的界面是影
响其力学性能的关键因素。
UHPC的宏观结构主要由其组成 材料的粒度、级配和相对含量决
定。
力学性能与参数
UHPC的力学性能指标主要包括 抗压强度、抗拉强度、抗折强度
热膨胀系数
在常见的温度范围内，超高性能混凝土的热 膨胀系数通常在10^-6至10^-7之间。
05
超高性能混凝土结构应用案例
Chapter
桥梁工程中的应用
总结词
桥梁结构中应用超高性能混凝土具有显著的优势，可提高结构承载能力和耐久性，降低维护成本。
详细描述
在桥梁工程中，超高性能混凝土具有高强度、高韧性、低收缩和良好的耐久性等特点，使其成为理想的桥梁建筑 材料。与传统混凝土相比，超高性能混凝土可以提高桥梁的承载能力和耐久性，降低维护成本，并延长桥梁的使 用寿命。
超高性能混凝土精细化模拟及其力
学行汇为报人：分析
日期:
目录
• 引言 • 超高性能混凝土材料特性 • 精细化模拟方法 • 超高性能混凝土力学行为分析 • 超高性能混凝土结构应用案例 • 研究结论与展望
数值模拟在混凝土结构中的应用
数值模拟在混凝土结构中的应用数值模拟是一种有力的工具，可以用于对各种工程结构进行分析和设计。
在混凝土结构的设计和施工中，数值模拟技术也起着重要的作用。
本文将探讨数值模拟在混凝土结构中的应用，包括其优点、局限性以及一些典型的应用案例。
一、数值模拟在混凝土结构中的应用优势数值模拟可以帮助工程师更好地了解复杂结构的受力情况，并进行合理的结构设计。
在混凝土结构中，数值模拟具有以下优势：1. 可以对结构的静力和动力响应进行分析数值模拟技术可以针对混凝土结构的静力和动力响应进行分析。
静力响应分析是指在静力荷载作用下，混凝土结构内部的应力分布情况，这有助于设计师设计混凝土结构的初始构造。
动力响应分析是指在混凝土结构发生震动或地震运动时，结构内部应力的变化情况。
动力响应分析可以帮助设计师评估结构的抗震性能和安全系数。
2. 可以提高结构的可靠性和安全性借助数值模拟技术，设计师可以更好地了解混凝土结构的受力情况，预测结构在不同工作条件下的受力性能，并通过模拟分析确定结构的最佳设计方案。
数值模拟还可以评估混凝土结构在不同荷载工况下的性能和受力能力，对于提高结构可靠性和安全性具有重要意义。
3. 可以优化施工方案和材料选用数值模拟技术可以提供精确的模拟结果，从而帮助设计师优化混凝土结构的施工方案和材料选用。
通过数值模拟，设计师可以预测混凝土结构的内部应力、变形和破坏模式，并找出现实可行的施工方案和材料选用方案。
二、数值模拟在混凝土结构中的局限性虽然数值模拟技术在混凝土结构中具有诸多应用优势，但同时也存在以下局限性：1. 模型建立需要耗费较长时间和高成本数值模拟技术需要设计师构建一个精细的数学模型，同时进行相应的数值处理和计算，这需要很长时间和高成本。
2. 模型精细度和精度较低因为设计师需要通过数学模型来模拟混凝土结构，所以模型的精细度和精确度将直接影响数值模拟的结果。
而模型建立常涉及到复杂的计算，模型结果的精度很难确保。
数值模拟在建筑结构中的预测与优化方法
数值模拟在建筑结构中的预测与优化方法建筑结构是人类社会发展中的重要组成部分，其安全性和稳定性对人们的生活和财产安全具有重要意义。
为了确保建筑结构的可靠性和合理性，在设计过程中预测和优化建筑结构的性能显得尤为重要。
数值模拟作为一种有效的手段，被广泛应用于建筑结构的预测与优化中，为工程师提供了准确、高效的解决方案。
本文将介绍数值模拟在建筑结构中的预测与优化方法。
首先，数值模拟可以通过模拟建筑结构的受力情况来预测结构的性能。
通过建立合适的数学模型，工程师可以使用有限元方法等数值计算方法，对建筑结构的应力、位移、变形等进行分析和预测。
例如，在抗震设计中，工程师可以通过数值模拟预测结构在地震荷载下的响应情况，以评估结构的安全性。
此外，数值模拟还可以用于预测建筑结构的热力学性能、隔音性能等方面。
通过合理设置边界条件和加载条件，并使用合适的数值模型，工程师可以准确预测建筑结构在不同工况下的性能，为设计和改进提供依据。
其次，数值模拟可以用于优化建筑结构的设计和材料选择。
建筑结构的设计和材料选择直接影响其性能和成本。
借助于数值模拟，工程师可以通过评估不同设计方案和材料组合的性能，找到合适的设计和材料，从而达到最佳的效果。
例如，在建筑结构的太阳能利用中，通过数值模拟可以预测不同太阳能利用设备的效率，进而优化设计和选择最合适的设备。
此外，数值模拟还可以用于优化结构的截面形状、减轻结构的重量、改善结构的刚度等。
通过反复进行数值模拟和优化，工程师可以取得更好的性能和更高的经济效益。
此外，数值模拟可以用于分析建筑结构的损伤和破坏机制。
在实际使用中，建筑结构可能会受到不同类型的荷载和环境的作用，导致结构的损伤和破坏。
通过数值模拟，工程师可以对建筑结构的损伤和破坏机制进行分析，以评估结构的可靠性和耐久性。
例如，在混凝土结构中，数值模拟可以预测结构的开裂情况、裂缝扩展速度等，从而指导维修和加固措施的制定。
此外，数值模拟还可以用于评估结构在火灾、爆炸等极端情况下的响应和耐受性。
混凝土结构受力性能的数值模拟分析
混凝土结构受力性能的数值模拟分析一、引言混凝土结构是建筑工程中常用的一种结构形式，其优点是强度高、耐久性好、防火性好等。
在混凝土结构的设计和施工中，为了确保结构的安全性和可靠性，需要对其受力性能进行分析和评估。
数值模拟是一种有效的手段，可以模拟混凝土结构在不同受力情况下的变形和破坏过程，对结构的受力性能进行分析和评估。
本文将对混凝土结构的受力性能进行数值模拟分析，以期为混凝土结构的设计和施工提供参考。
二、数值模拟的基本原理数值模拟的基本原理是将实际的物理问题转化为数学模型，通过计算机程序对数学模型进行求解，得到物理问题的解。
在混凝土结构的数值模拟中，需要考虑以下几个方面的因素：1. 材料力学性质的模拟混凝土材料的力学性质包括弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度等。
在数值模拟中，需将混凝土材料的这些力学性质进行建模，以便进行受力分析。
2. 结构的几何形状和尺寸的模拟混凝土结构的几何形状和尺寸对其受力性能有着重要的影响。
在数值模拟中，需要对结构的几何形状和尺寸进行建模，以便进行受力分析。
3. 边界条件的模拟边界条件是指混凝土结构在受力过程中受到的约束条件。
在数值模拟中，需将这些边界条件进行建模，以便进行受力分析。
4. 受力情况的模拟混凝土结构在不同受力情况下的受力性能是不同的。
在数值模拟中，需要对结构在不同受力情况下的受力性能进行模拟，以便进行受力分析和评估。
三、混凝土结构数值模拟的步骤混凝土结构的数值模拟包括以下步骤：1. 建立数学模型根据混凝土结构的实际情况，建立数学模型。
数学模型包括结构的几何形状和尺寸、材料的力学性质、边界条件等。
2. 网格划分将结构分割成小的单元，形成有限元网格。
有限元网格的划分需要考虑到单元大小和形状的合理性，以及计算机求解的效率。
3. 确定边界条件根据结构的实际情况，确定结构在不同受力情况下的边界条件。
边界条件包括结构的约束条件和载荷条件。
4. 确定材料参数根据混凝土结构的实际情况，确定混凝土材料的力学性质。
高大建筑结构安全性的数值模拟与评价
高大建筑结构安全性的数值模拟与评价高大建筑结构安全性的数值模拟与评价随着人们对城市化、经济发展的要求不断增加，高大建筑的出现成为了重要的城市发展标志。
然而对于这类建筑，安全问题一直是一个不能忽视的问题。
建筑结构的安全性是完全由设计、建造和维护管理所决定的，因此，追求建筑结构安全性的高效方法成为了重要的课题。
数值模拟是一种重要的工具，其可以实现复杂建筑结构的模拟计算，通过出具结构物对于外部负载的抵抗力、耐久性等性能情况，自然而然地促进了建筑工程的安全性，大大改善了设计质量的不合理性，更加准确、可信地揭取病害内部原因，提升结构物的耐久性，从而保障了人员、资产安全。
数值模拟技术主要基于大量数据的计算和处理，其通过使用多种数学算法和建筑结构理论，将实际场景建模，并通过计算机对模型进行分析、仿真，来预测建筑结构的行为特性及其力学性质。
同时，数值模拟还可以验证结构安全性、设计合理性以及施工方案的可行性，使建筑结构设计与施工能够更加科学合理。
基于计算机模拟实现的建筑结构安全性评估非常重要。
基于实际环境和外部因素对建筑结构安全性进行评估，准确分析建筑结构的稳定性和承载力表现。
这被经常用于检验某项复杂或关位系统安全性，包括风险评估、可靠性评估、对外部因素的敏感性分析等。
同时，对建筑结构的模拟分析，也可以发现和解决隐藏的安全隐患，提高建筑及其附属设施的寿命。
在日常运营过程中，基于数值模拟技术的建筑结构安全性评估还可以实现实时监控，及早发现建筑结构变形、病害等问题，有效防止事故的发生，并采取及时有效的措施进行修复，顺应建筑维护体系的完整性。
总体而言，通过利用数值模拟技术评估建筑结构安全性，具有明显的优势，这在建筑历史上是一个重要的、开创性的方向。
基于计算机模拟实现的建筑结构安全性评估，将对建筑结构的安全性、稳定性、耐久性等重要指标进行精确、准确的评估，提高了建筑结构的质量和设计合理性，保障了建筑结构的安全操作，从而推动建筑产业的健康发展。
建筑结构模型的数值模拟与优化设计
建筑结构模型的数值模拟与优化设计建筑结构在设计阶段需要经过多次迭代，以确保其满足安全、经济和美学等多个要求。
而传统的设计方法常常需要耗费大量的时间和人力物力，因此，使用数值模拟与优化设计方法可以有效地提高设计效率和质量。
本文将介绍建筑结构模型的数值模拟与优化设计的原理、方法和应用。
一、数值模拟的原理与方法数值模拟是利用计算机对建筑结构进行虚拟试验的过程。
它基于数学模型和有限元分析等方法，通过对结构载荷、材料性能和几何形状等参数的输入，计算出结构在不同工况下的响应。
数值模拟可以为工程师提供一个理想的测试平台，以便验证结构的强度、刚度、稳定性等性能。
在数值模拟中，常用的方法包括有限元法、有限差分法和边界元法等。
有限元法是最为广泛应用的一种方法，它将结构分割成小块有限元素，通过求解有限元方程得到结构的应力和位移分布。
有限差分法则是将连续问题离散化为差分方程，通过迭代求解差分方程得到结构的解析解。
边界元法则是将问题转化为边界积分方程，通过求解边界积分方程得到结构的边界应力。
二、数值模拟在建筑结构设计中的应用1. 强度分析：利用数值模拟可以分析结构的承载能力，确定结构的截面尺寸和材料强度的合理取值。
通过改变参数，可以更好地理解结构的受力特性，减少结构的重量和材料的浪费。
2. 刚度分析：数值模拟可以评估结构的位移和变形情况，以确定结构的刚度。
通过调整结构的尺寸和布置，可以满足振动控制和变形限制的要求，提高结构的稳定性和使用性能。
3. 动力分析：通过数值模拟可以模拟结构在地震、风荷载和人工激振等外力作用下的响应。
通过分析结构的加速度、位移和应力等参数，评估结构的抗震性能和破坏形态，为结构设计和抗震设防提供依据。
三、优化设计的原理与方法优化设计是通过在数值模拟的基础上，通过调整设计参数，使结构在满足约束条件下达到最佳性能的过程。
其原理是通过数学方法，利用目标函数和约束条件，使用优化算法进行搜索，以寻找最优解。
常用的优化算法包括遗传算法、粒子群优化算法和模拟退火算法等。
结构抗风性能的数值模拟研究
结构抗风性能的数值模拟研究风是自然界中常见的一种现象，对于建筑物、桥梁、高塔等结构来说，风的作用可能会带来严重的影响。
为了确保这些结构在风荷载作用下的安全性和稳定性，对其抗风性能的研究至关重要。
数值模拟作为一种有效的研究手段，在结构抗风性能研究中发挥着重要作用。
数值模拟是基于数学模型和计算方法，通过计算机来模拟结构在风场中的响应。
与传统的风洞试验相比，数值模拟具有成本低、效率高、可重复性好等优点。
它可以在设计阶段就对结构的抗风性能进行评估和优化，为工程设计提供重要的参考依据。
在进行结构抗风性能的数值模拟时，首先需要建立合理的数学模型。
这包括对风场的模拟和对结构的建模。
风场的模拟通常采用湍流模型，如 kepsilon 模型、雷诺应力模型等，来描述风的湍流特性。
对于结构的建模，则需要根据其几何形状、材料特性和边界条件等进行精确的描述。
常见的结构有限元模型包括梁单元、壳单元和实体单元等。
数值模拟中的关键步骤之一是网格划分。
网格的质量和密度直接影响模拟结果的准确性和计算效率。
一般来说，在结构的关键部位和风场变化剧烈的区域需要采用较密的网格，而在其他区域可以适当采用较稀疏的网格。
同时，还需要选择合适的求解算法和计算参数，以保证模拟的收敛性和稳定性。
在模拟结构的风致响应时，需要考虑多种因素。
例如，风对结构的作用不仅包括平均风荷载，还包括脉动风荷载。
脉动风荷载会引起结构的振动，甚至可能导致共振现象。
因此，需要准确模拟脉动风的特性，并考虑结构的动力响应。
此外，结构的几何形状、表面粗糙度、周围环境等因素也会对风荷载产生影响，在数值模拟中都需要予以考虑。
以高层建筑为例，数值模拟可以帮助我们研究其在风荷载作用下的表面风压分布、位移响应和加速度响应等。
通过模拟不同风向角下的风荷载，可以确定结构的最不利风荷载工况，为结构设计提供依据。
同时，还可以通过模拟不同的建筑外形和结构布置，来优化结构的抗风性能，如减小风阻、降低风振响应等。
基于内聚力模型的FRP加固混凝土梁受力性能数值分析
摘要外贴FRP加固钢筋混凝土结构由于耐腐蚀、施工简便以及几乎不改变结构原尺寸等优点已被广泛运用于土木工程中。
实际工程中常需对框架结构进行整体加固，而对框架结构整体加固的试验研究由于受到规模和成本的限制，通常采用针对加固梁柱子结构的承载力和变形能力的试验研究来代替。
本文针对已有FRP加固钢筋混凝土梁柱子结构试验进行数值模拟分析，以期为FRP加固钢筋混凝土框架结构的工程应用提供设计依据。
首先，本文根据内聚力模型进行FRP-混凝土界面单剪试验的有限元拟合分析，确定了双线性内聚力模型的三个关键参数，建立了双线性内聚力粘结界面单元。
运用双线性内聚力粘结界面单元模拟FRP-混凝土粘结界面的粘结滑移和剥离破坏，同时考虑混凝土、钢筋等材料在加载过程中的非线性性质，针对带FRP环形箍的通长粘贴FRP加固钢筋混凝土梁柱子结构极限承载力试验进行了数值模拟，分析了FRP加固对梁柱子结构极限承载力、刚度及延性的影响以及粘结界面的剥离脱落全过程。
根据加固梁柱子结构在破坏状态下FRP的受力特点提出了改进的梁柱子结构加固形式。
其次，在FRP加固钢筋混凝土梁柱子结构精细化有限元分析及试验分析的基础上，采用梁杆组合分析模型对FRP加固钢筋混凝土梁进行简化计算。
结合平均应力的平衡条件、应变莫尔圆条件以及修正压力场理论，提出了FRP加固钢筋混凝土梁的梁杆组合分析模型，运用梁杆组合分析模型讨论了FRP加固钢筋混凝土梁受力全过程的受力特性与传力机制。
最后，对FRP加固钢筋混凝土梁在纵向钢筋屈服前、后梁截面的应力应变分布和受力情况进行了理论分析，推导了FRP和钢筋的应变不均匀系数和混凝土的变形综合系数，最终得到FRP加固钢筋混凝土梁在纵向钢筋屈服前、后的等效抗弯刚度计算公式与变形计算公式，搜集分析了不同文献中梁截面、配筋率、加固材料和加固量各不相同的试件的试验数据，验证了本文所建公式的合理性。
本文结合有限元数值模拟分析与已有试验研究结果，分析了FRP加固对梁柱子结构受力性能和传力机制的影响，提出了较为经济合理的改进梁柱子结构加固形式，为简化计算提出了FRP加固钢筋混凝土梁的梁杆组合分析模型以及纵向钢筋屈服前、后的等效抗弯刚度计算公式与变形计算公式，为FRP加固实际工程应用提供了一定的参考。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
UHPFRC构件数值模拟分析理论
摘要：为了使高性能钢纤维混凝土（UHPFRC）的材料特性在结构性能中充分
发挥，根据有限元计算基本原理，结合现有大型通用有限元结构非线性分析特点，选择合适的的软件进行UHPFRC结构非线性有限元分析，为UHPFRC结构计算分析
做准备。
关键词：UHPFRC；材料非线性；有限元；模型
1.材料的破坏准则
为了能够尽可能地概括不同受力状态下UHPFRC的强度破坏条件，由于UHPFRC具有与混凝土相似的特性，因此，以混凝土强度准则为参考，在数值模拟
计算中采用Von Mises强度准则来确定材料的极限状态[1-2]，表达式为
（1）
2.本构关系理论模型
材料在塑性阶段的本构关系用增量理论模拟，在实际加载中积分得到，能较
好的模拟结构的实际受力状况，计算时需要对材料的屈服准则、流动法则和硬化
法则作出基本假定[3]。
2.1屈服准则
在复杂应力状态下，屈服准则可用表示，在应力空间表示一个曲面，称为屈服面，当应力点在曲面之内材料处于弹性状态，应力点在屈服
面上时材料开始进入塑性状态。
2.2流动法则
当材料超过屈服应力后，呈现弹性和塑性两个阶段；弹性阶段变形确定简单，与应力有关，但塑性阶段的变形却较难取得，需根据Mises的塑性位势理论得到，应力空间中个点有相应塑性位势存在[4]，故
（2）
而塑性变形增量，其变形方向与塑性位势面正交，即
（3）其中，为一个非负的比例系数。
2.4弹塑性本构矩阵的表达式
设屈服条件表达式为
（4）
其中：——各阶段应力状态；K——硬化函数。
增量理论的弹塑性矩阵的硬化条件，由硬化参数A反映出来，通常由单轴实
验来确定。
对于做功硬化材料，参数A等于在产生塑性变形过程中所作的塑性功，于是
（5）
1.
（b）（c）
图1弹塑性模型
于是反映硬化条件的参数A可以从单向应力与塑性变形的曲线上取得，工程中常用的两种硬化条件为：理想弹塑性，如图1（b）所示，A=0；线性强化弹塑性，如图1（c）所示，
（6）其中，为初始弹性模量；为屈服后的模量。
于是，反映硬化条件的参数A可以从单向应力与塑性变形的曲线上获得[5]。
3.钢筋-UHPFRC有限元模型
在进行钢筋-UHPFRC结构有限元建模时，首先需要将结构离散化，这与一般
均匀连续的一种或几种材料组成的结构有类似之处，在钢筋-UHPFRC结构中钢筋
一般被包围于混凝土之间，而且相对体积较小，因此，在根据结构的实际情况进
行模拟时，参考钢筋混凝土结构有限元模型进行选择，主要有分离式、组合式和
整体式模型三种[6]。
3.1分离式模型
分离式模型把UHPFRC和钢筋作为不同的单元来处理，即各自被分为足够小
的单元。
在平面问题中，两种材料可划分为三角形或四边形单元，但考虑到钢筋
是一种细长材料，通常可以忽略其横向抗剪强度，可以将钢筋作为线形单元处理，单元数目可以大大减少，并且可以避免因钢筋单元划分太细而在钢筋和UHPFRC
的交界处应用很多过渡单元[7]。
3.2组合式模型
组合式模型包含钢筋与UHPFRC两种材料，在推导单元刚度矩阵时，采用了
统一的位移函数，但考虑不同材料特性，同时计算单元刚度矩阵，计算精度
较高，但对每一个单元刚度的计算比较麻烦，当单元中钢筋布置不规则时，没有
通用公式可用，需自行推导，应用较少[8]。
3.3整体式模型
整体式有限元模型中，将钢筋分布于整个单元中，并把单元视为连续均匀材料，求出综合了UHPFRC与钢筋的刚度矩阵，整体式模型的单元包括了两种材料
对单元矩阵的贡献，但不再分别计算与，而是将钢筋化为等效的UHPFRC，然后按照一种材料计算单元刚度矩阵，即，随后将集成为总体刚度矩阵[9]。
4.有限元软件的选取
ANSYS新版本中的线性和非线性结构力学和应力分析，已经无缝的集成到了ANSYS WORKBENCH仿真环境中，在一次设置中，能够选择一系列的力学行为包括：线性、高级非线性、完全刚体和完全柔体及其组合[10]。
ANSYS中破坏面由应力空
间定义，采用改进的William－Warnke五参数破坏曲面，采用弥散式固定裂缝模型；使用弹性或者弹塑性本构关系描述受拉应力应变关系，主要使用Mises屈服
准则或者Drucker prager屈服准则，塑性流动为关联流动，Mises准则对应等强
硬化或随动硬化模型，而Drucker prager准则只能使用理想弹塑性模型。
此外，Solid186提供了整体式钢筋模型，可以定义各个方向的配筋率[11]。
5.结论
本文主要运用有限元软件进行结构的非线性静力分析，需要在数值分析中考
虑更多的影响参数，以及UHPFRC与钢筋间的相互作用，有些断裂和破坏机理还
不完全清楚，故选择有效的收敛准则确保计算精度，减少离散性显得尤为重要。
结合现有大型通用有
限元结构非线性分析特点，建议选择ANSYS Workbench通用有限元软件进行UHPFRC结构非线性分析，为后续结构数值模拟分析以及形成适于UHPFRC构件的
有限元建模方法提供方法支撑。
参考文献
1.
张静月. 按塑性设计钢筋混凝土双向板承载力可靠度探讨[J]. 上海交通大
学学报, 1997(07):144-147.
2.
徐海宾, 邓宗才. 新型UHPC应力-应变关系研究[J].混凝土, 2015(6):66-68.
3.
Dugat J, Roux N, Bernier G. Mechanical properties of reactive powder concretes[J]. Materials & Structures, 1996, 29(4):233-240.
4.
Bastien Masse M. Characterization of the UHPFRC S3-13[C]// High-Power Particle Beams, 1996 11th International Conference on. IET, 2014:1203-1206.
5.
黄克智, 肖纪美. 材料的损伤断裂机理和宏微观力学理论[M]. 清华大学出版社, 1999.
6.
沈观林. 复合材料力学[M]. 清华大学出版社, 2006.
7.
郭明. 混凝土塑性损伤模型损伤因子研究及其应用[J]. 土木工程与管理学报, 2011, 28(3):128-132.
8.
Foster S J. On behavior of high-strength concrete columns: Cover spalling, steel fibers, and ductility [J]. Aci Structural Journal, 2001, 98(4):583-589.
9.
Min L Y, Sheehan J M. Nonlinear Bend Stiffener Analysis Using A Simple Formulation and Finite Element Method [J]. China Ocean Engineering, 2011, 25(4):577-590.
10.
何政, 欧进萍. 钢筋混凝土结构非线性分析[M]. 哈尔滨工业大学出版社, 2007.
11.
Naaman A E. A statistical theory of strength for fiber reinforced concrete [D]. Massachusetts Institute of Technology, 2005.
临沂大学大学生创新创业训练计划项目资助（项目编号：
X202110452145）
1
临沂大学大学生创新创业训练计划项目资助（项目编号：X202110452145）。