考虑粘结滑移的组合式单元模型研究与应用

对于非杆系混凝土结构配筋和裂缝宽度计算,钢筋混凝土有限单元法是目前最有效的数值分析方法之一,在工程中得到了越来越广泛的应用。 钢筋混凝土有限单元模型按钢筋模拟方法的不同分为分离式、组合式及整体式三种。本文在比较这三种单元模型优缺点的基础上,提出了一种新的埋置组合式单元模型。该模型既能使混凝土单元剖分不受钢筋分布的限制,又能模拟钢筋与混凝土的粘结滑移。采用该模型单元剖分方便,可使单元保持较好的形态,减少单元数量,较准确计算裂缝宽度。与分离式单元模型相比,当混凝土网格剖分相同时具有相同的计算精度。 本文在已有程序中添加了本文单元模型的前处理模块和计算模块,以及后处理模块。后处理模块可在AutoCAD平台下输出结构的弯矩图、剪力图、轴力图和相应的包络图,以及任意指定截面的钢筋用量、内力值及该截面的应力图。 采用本文单元模型对牛腿进行了分析,计算结果与实验结果吻合,说明本文程序是正确的,同时也说明本文单元模型能有效地处理分布不规则的钢筋。牛腿计算结果表明,在小剪跨比的情况下,随着剪跨比a/h0的减小,牛腿承载力略有增加但增加的幅度很小;当a<0.3h0时,取a=0.3h0得到的纵向铡筋是偏多的,但仅配置纵向钢筋承载力是不够的,必须配置一定数量的箍筋才能保证牛腿的承载力。