钢筋混凝土结构典型D区的主应力迹线方法研究

发布时间：2020-09-03 15:19

　　主应力迹线法是构建拉压杆模型(Strut-and-Tie Model,简称STM)的重要手段,而钢筋混凝土结构干扰域——D区(Disturbed Region)的受力体系则表现为拉压杆模型。本文以钢筋混凝土结构典型D区拉压杆模型的构形为依托,对主应力迹线方法进行了如下研究:(1)一般编程研究。利用有限元软件Abaqus的Python脚本语言,对该软件做二次开发,实现了钢筋混凝土结构典型D区的主应力迹线自动绘制。(2)线弹性阶段主应力迹线方法研究。运用所开发的程序,对深梁、局部承压、牛腿、横隔梁、承台、梁托、桥墩盖梁这七类典型D区,绘制主应力迹线,构造其拉压杆模型,以此为依托。并对主应力迹线自动绘制程序的四个组成部分:(1)起始点的选择;(2)下一点选取的标准;(3)选点终止标准;(4)主应力迹线平滑化,进行了补充与修正,同时深化了三维主应力迹线研究。对比分析表明:所得结果优于现有成果。(3)非线性阶段主应力迹线方法研究。对主应力迹线方法提出了非线性阶段的折线点终止判别标准,实现了钢筋混凝土结构典型D区的非线性阶段的主应力迹线自动绘制,并以钢筋混凝土深梁为例,验证了所提方法的合理性。
【学位单位】：武汉轻工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU375
【部分图文】：

深梁,破坏机理,体系

土结构中的区域按平截面假设是否成立可分为两类：一类假定的区域，称为 B 区(Bernoulli region)；另一类是截面的区域，称为 D 区(Disturbed region)，即为干扰域。根据是从截面几何尺寸突变处或集中力加载点处向周围扩展一的 D 区有，梁柱节点、牛腿、深梁、承台、结构开口处，，结构支座等。B 区凭借平截面假定的支撑，已建立起较为则相对复杂，近些年已发展了拉压杆模型理论[1~5]（strut-被认为是解决 D 区问题的有力工具之一。理现有的研究表明[1~9]，D 区传力体系可认为是带有主要单杆，带有主要单向拉应力的钢筋作拉杆，拉压杆相交区域

模型图,荷载,传力路径,路径

D 区结构设计需构建拉压杆模型，在选择构建拉压杆模型时应考虑压杆和拉杆的轴线位置，在确定桁架的几何布置时，须考虑压杆、拉杆和节点区的尺寸。(2)构形方法①经验法经验法是设计人员根据现有的资料和自身的工程设计经验，进行的 D 区结构设计。在一些国外规范和设计指南中，已提供了一些经典的经验法 D 区构型，可供设计者参考[11~13]。②试验法现在国内外的很多专家学者已经对混凝土典型 D 区中的很多结构，如深梁、牛腿、预应力锚固区、承台等进行了大量的实验研究，在此基础上，提出了多种 D 区构形，并运用到 D 区的设计计算中去。但是，结构实验成本较大，模型实验得到的数据也是有限的，虽然其有效性已得到充分肯定，但其适用范围受限[14~18]。③荷载路径法荷载路径是指某一方向上的荷载从作用点至 D 区边界力的传递通道。一般用于结构几何形体和荷载作用相对简单的情况，如图 1.2 所示[3][6][18~19]。

应力迹线

武汉轻工大学硕士专业学位论文力流确定了受两点集中力简支梁的拉压杆模型，并提出一种普适的用于确定二维节点区强度的方法[20]。林波(2009)针对梁端承受锚固力的矩形截面梁，根据主应力迹线构建出后张锚固区的拉压杆模型[21]。目前的通用商业有限元分析软件，虽可以显示有限元模型各单元节点的主应力矢量，但却不能自动生成主应力迹线。为此贺志启博士(2013)提出了二维主应力迹线自动搜寻的算法原理，通过对有限元软件 ANSYS 的二次开发实现了二维主应力迹线的计算机自动生成[19][22]。洪浩(2014)在贺志启的研究基础上提出了三维结构端部锚固力的主压应力迹线自动搜索算法，并在有限元软件 ANSYS 上实现了三维结构端部锚固力的主压应力迹线自动生成[23]。目前，总的说来，一般还较少见到有三维结构的主应力迹线的自动绘制程序，也未涉及到非线性阶段的主应力迹线的自动绘制研究。

【参考文献】