土與結構的案例
預應力混凝土結構的概念(Prestressed Concrete)
Mccormac et al. (2016) Design of Reinforced Concrete (10th Edition) 671p.
4 配筋混凝土結構的分類
國內通常把全預應力混凝土、部分預應力混凝土和鋼筋混凝土結構總稱為配筋混凝土結構系列。
4.1 國外配筋混凝土結構的分類
I級：全預應力—在全部荷載最不利組合作用下，正截面上混凝土不出現拉應力；
II級：有限預應力—在全部荷載最不利組合作用下，正截面上混凝土允許出現拉應力，但不超過其抗拉強度（即不出現裂縫）；在長期持續荷載作用下，混凝土不出現拉應力；
III級：部分預應力—在全部荷載最不利組合作用下，構件正截面上混凝土允許出現裂縫，但裂縫寬度不超過規定容許值；
IV級：鋼筋混凝土結構。
4.2 國內配筋混凝土結構的分類
根據國內工程習慣，我國對以鋼材為配筋的配筋混凝土結構系列，采用按其預應力度分成全預應力混凝土、部分預應力混凝土和鋼筋混凝土等三種結構的分類方法。
(1) 預應力度的定義
《公路橋規》將受彎構件的預應力度(λ)定義為由預加應力大小確定的消壓彎矩M0與外荷載產生的彎矩Ms的比值，即
(2) 配筋混凝土構件的分類
全預應力混凝土構件——在作用（荷載）短期效應組合下控制的正截面受拉邊緣不允許出現拉應力(不得消壓)，即λ≥1；
部分預應力混凝土構件——在作用（荷載）短期效應組合下控制的正截面受拉邊緣出現拉應力或出現不超過規定寬度的裂縫，即1＞ λ ＞0；
鋼筋混凝土構件——不預加應力的混凝土構件，λ =0。
(3) 部分預應力混凝土構件的分類
部分預應力混凝土構件就是指其預應力度介于以全預應力混凝土構件和鋼筋混凝土構件為兩個界限的中間廣闊領域內的預應力混凝土構件。
展開 『分享』鋼筋混凝土結構非線性有限元理論與應用
目 錄：
第一章 緒論
1.1 鋼筋混凝土結構非線性分析的意義
1.2 鋼筋混凝土結構的有限元分析的特點與現狀
1.3 鋼筋混凝土結構有限元分析的發展趨勢
1.4 鋼筋混凝土結構非線性分析中的幾個基本概念
第二章 鋼筋混凝土結構材料的本構關系
2.1 概述
2.2 鋼筋的本構關系
2.3 混凝土的本構關系
2.4 鋼筋與混凝土之間的粘結
第三章 鋼筋混凝土結構有限元分析中的幾種單元
3.1 鋼筋混凝土結構極限元分析計算步驟
3.2 平面單元
3.3 桿系單元
3.4 聯結單元
3.5 鋼筋混凝土結構有限元模型的選擇
第四章 非線性有限元分析的計算方法
4.1 混凝土的開裂與破壞
4.2 有限元非線性方程組的解法
4.3 單元開裂和屈服后的處理
4.4 結構進入負剛度后的處理方法
第五章 鋼筋混凝土構件有限元分析
5.1 按桿系結構進行梁的有限元分析
5.2 鋼筋混凝土構件的荷載—撓度曲線計算
5.3 按平面應力問題進行梁的有限元分析
第六章 鋼筋混凝土框架結構有限元分析
6.1 基本假定與結構簡化
6.2 結構非線性計算模型
6.3 結構有限元非線性分析
第七章 鋼筋混凝土剪力墻結構有限元分析
7.1 概述
7.2 鋼筋混凝土剪力墻非線性有限元分析的基本理論
7.3 鋼筋混凝土剪力墻有限元分析實例
第八章 鋼筋混凝土結構動力有限元分析
8.1 動力分析的基本要求
8.2 動力方程及單元特性
8.3 動力特性的求解方法
8.4 動力反應的求解方法
8.5 動力系統的簡化方法
附錄 A 鋼筋混凝土剪力墻結構非線性有限元分析源程序
附錄 B 鋼筋混凝土構件裂縫及變形圖繪制
參考文獻
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展開 超長混凝土結構收縮應力仿真分析
四、計算條件
在結構組合應力分析中，混凝土終極收縮變形近似取0.00035，混凝土線膨脹系數為1.0×10-5/℃，混凝土彈性模量 取GB 50010-2010規范標準值。混凝土成型收縮變形規律按GB 50010-2010規范附錄K的條文說明確定，施工階段取表4，正常使用階段取表5，其中年平均相對濕度40％≤RH＜70％、理論厚度2A/u統一近似取300mm。
混凝土成型收縮與齡期關系的規范擬合曲線
混凝土的彈性模量與齡期的關系曲線
五、分析模型及過程
《混凝土結構設計規范》GB 50010中第8.1.1條給出鋼筋混凝土結構伸縮縫的最大間距表格，長度超過表中規定的鋼筋混凝土結構伸縮縫的最大間距限值的鋼筋混凝土結構（或者結構單元）為超長混凝土結構。故地下3層為明顯超長的混凝土結構（579.45m×107.50m）。樓板、混凝土墻體采用殼單元，梁柱結構采用梁單元。殼單元采用最大單元尺寸為1.5m網格的有限元模型。
后澆帶鋼筋采用連接單元模擬
地下超長混凝土結構組合應力彈塑性時程分析時選用地下3層整體模型，該模型從下至上由7個澆筑段組成，模擬以下分段澆筑成型順序：1、梁筏基礎→2、地下三層墻柱板→3、地下二層墻柱板→4、地下一層墻柱板→5、所有后澆帶（基礎膨脹帶加強帶按照溫度后澆帶考慮）。計算分析時由下至上依次激活各澆注段結構單元，以考慮先后澆注混凝土收縮變形差的相互影響，也即先成型混凝土對相連后澆注混凝土收縮變形的相對約束。設1-3段澆筑成型用時分別為15d，4段澆筑成型幾等待封堵后澆帶用時共60d，然后統一封堵各層后澆帶，總成型時間控制在500d。故按20天分段澆注混凝土兩個不同的施工時間順序的總成型時間分別為為3×20+60+380＝500天。
展開 高等混凝土結構講義
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鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型 附混凝土結構有限元分析下載
通常鋼筋混凝土結構有限元分析單元分為兩個層次：桿系單元和實體單元。前者著重分析單元力（包括力和彎矩）與位移（包括位移和轉角）之間的關系，而后者著重分析單元的應力—應變關系。單元類型的選取應兼顧計算規模、材料模型的精度等多方面的因素。對于全結構規模較大，可將結構離散成桿系單元進行分析。對于復雜區域（梁柱節點）或重要的構件等可將桿系結構體系計算的力和位移施加到實體單元模型上，分析局部應力和應變。在結構分析中應盡可能多地采用三維實體單元模型，力求最大程度的真實模擬實際結構構件。
1.鋼筋混凝土結構有限元分析中的模型
鋼筋混凝土結構不同于一般均質材料，它是由鋼筋和混凝土兩種材料構成的，一般鋼筋是被包圍在混凝土之中，而且相對體積較少，因此建立結構有限元模型需考慮這些特性。構成鋼筋混凝土結構的有限元模型主要有以下三類：
1.1 分離式模型
分離式模型把混凝土和鋼筋作為不同的單元來處理，即混凝土和鋼筋各自被劃分為足夠小的單元。考慮到鋼筋是一種細長材料，通常可忽略其橫向抗剪強度。這樣，可以將鋼筋作為線形單元處理（如ANSYS中的link8單元）。混凝土可采用四面體單元等實體單元（如ANSYS中的solid65單元）。在該模型中，鋼筋和混凝土之間可以插入聯結單元來模擬鋼筋和混凝土之間的粘結和滑移，若鋼筋和混凝土之間的粘結很好，不會有相對滑移，則可視為剛性聯結，可以不考慮聯結單元問題。眾所周知，鋼筋混凝土是存在裂縫的(否則鋼筋難以發揮作用)，而開裂必然導致鋼筋和混凝土變形不協調，也就是說必然存在粘結失效和滑移的產生，因此這種模型被廣泛的應用。單元剛度矩陣的推導與一般有限元相同。
1.2 組合式模型
組合式模型是假設鋼筋以一個確定的角度分布在整個單元中，并假設混凝土與鋼筋之間存在著良好的粘結，認為兩者之間無滑移。又分為分層組合方式和帶鋼筋膜的方式等。
展開 土-樁-隔震結構 多尺度耦合動力響應分析
1 結果展示
2 研究背景
目前國內外的大多數隔震設計較少考慮或不考慮土－結構動力相互作用（簡稱SSI效應）的影響，但實際工程在地震作用下，土與結構之間的相互作用會影響整體動力響應。考慮SSI效應對隔震結構的減震效果影響情況究竟如何，需要進行客觀的評價。基于此，本文主要從土－結構動力相互作用出發，給出考慮土-樁-隔震結構耦合的動力時程響應分析實例。
本文的研究對象是隔震結構，考慮SSI效應后結構構件、隔震支座及整體結構的動力響應均有可能受到影響。本文的研究思路將從材料本構模型的驗證出發，從結構構件到隔震支座，最后再到整體結構，對這幾個部分的動力響應進行研究。
3 材料本構及構件模型解讀與分析
3.1地基土體
當前由研究人員所提出的每種土體本構模型僅能夠反映土的某一類或幾類現象，具有一定的應用范圍和局限性。對于樁－土－隔震結構這一耦合體系的動力相互作用，涉及到上部結構、隔震層、地基等多種因素，再加上復雜的土體性質，土體本構模型需有針對性的選用。
在<a href="/major/<a href="/major/<a href="/major/ABAQUS 中常用的土體本構模型包括：線彈性模型、DC模型（應力應變關系見圖1-1）、Mohr-Coulomb模型（屈服面見圖1-2），Drucker-Prager模型等。由于現有的土體本構模型無法滿足土體所有特點，需根據所研究問題選取合適的土體本構和計算參數。本文以常見的均勻土層作為地基土，采用ABAQUS中以粘彈性理論為基礎的等效線性模型，盡管仍有不足，但該模型是基于大量實驗結果歸納得到，形式簡單直觀，適用于考慮樁-土耦合對隔震結構動力響應的初步分析。
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鋼筋混凝土結構設計: 第八章(受拉構件的承載力計算)
鋼筋混凝土受拉構件的箍筋配置: 箍筋直徑不小于8mm，間距一般為(150~200) mm。
3. 軸心受拉構件的受力特性: 在混凝土開裂以前，混凝土與鋼筋共同負擔拉力。當構件開裂后，裂縫截面處的混凝土已完全退出工作，拉力全部由鋼筋承擔。當鋼筋拉應力到達屈服強度時，構件也到達其極限承載能力。
4. 軸心受拉構件一側縱向鋼筋的配筋率應按毛截面面積計算.
5. 鋼筋混凝土偏心受拉構件類型：當偏心拉力作用點在截面鋼筋 As 合力點與 A's 合力點之間時，屬于小偏心受拉情況。當偏心拉力作用點在截面鋼筋 As 合力點與 A's 合力點范圍以外時，屬于大偏心受拉情況。
6. 矩形截面偏心受拉構件，當偏心距 e0≤(h/2－as)時，按小偏心受拉構件計算。
相關參考:
鋼筋混凝土結構設計: 第一章(概念及材料性能)
鋼筋混凝土結構設計: 第二章(極限狀態設計)
鋼筋混凝土結構設計: 第三章(受彎構件正截面承載力)
鋼筋混凝土結構設計: 第四章(受彎構件斜截面承載力)
鋼筋混凝土結構設計: 第五章(受扭構件承載力計算)
鋼筋混凝土結構設計: 第六章(軸心受壓構件正截面承載力)
鋼筋混凝土結構設計: 第七章(偏心受壓構件正截面承載力)
展開 鋼筋混凝土結構設計: 第一章(概念及材料性能)
《公路橋規》規定公路橋梁鋼筋混凝土結構使用的熱軋鋼筋牌號為HPB300、HRB400、HBRF400、RRB400和HRB500。當鋼筋混凝土構件處于受侵蝕物質等影響的環境中時，《公路橋規》建議可以采用環氧樹脂涂層鋼筋。
相關參考:
鋼筋混凝土結構的基本概念及材料的物理力學性能(1)
鋼筋混凝土結構的基本概念及材料的物理力學性能(2)
混凝土的抗拉強度(Tensile Strength of Concrete)
部分預應力混凝土結構的受力特性(Partially Prestressed Concrete)
部分預應力混凝土結構的優勢之一是改善了結構的性能，特別是采用混合配筋的部分預應力混凝土結構，表現在:
(1) 改善結構性能: 與全預應力混凝土受彎構件相比，部分預應力混凝土受彎構件由彈性變形和徐變變形所引起的反拱度減小,錨下混凝土的局部應力降低。部分預應力混凝土受彎構件,卸荷后，剛度部分恢復，裂縫閉合能力強。
(2) 節省預應力鋼筋與錨具: 與全預應力混凝土結構比較，可以減小預壓力，因此，預應力鋼筋用量可以減少，相應也減少了張拉預應力鋼筋、設置管道和壓漿等施工工作量，既節省了建設費用，又方便了施工。
(3) 部分預應力混凝土構件，由于配置了非預應力鋼筋，提高了結構的延性和反復荷載作用下結構的能量耗散能力，這對結構抗震極為有利。
4 附加參考文獻
[1] De Silva, S., Mutsuyoshi, H., Witchukreangkrai, E. and Uramatsu T. (2005). “Analysis of shear cracking behavior in partially prestressed concrete beams.” Proceedings of JCI, 27(2), 865-870.
[2] Witchukreangkrai, W., Mutsuyoshi, H., Kuraoka, M. and Oshiro, T. (2004). “Control of diagonal cracking in partially prestressed concrete beams.” Proceedings of JCI, 26(2), 727-732.
展開 轉，鋼筋混凝土結構非線性有限元在ANSYS中的分析
前言
混凝土是一種力學性能十分復雜的建筑材料,由水泥、砂、石、水及各種外加劑硬化而成,成分復雜,性能多樣.迄今為止,還不能說對混凝土的力學性能己經完全掌握了。對于鋼筋混凝土結構的分析和強度計算,傳統的方法是建立基于大量試驗研究的經驗公式,對于常規設計而言,這種方法仍不失其實用價值。但是基于試驗數據的經驗公式并不能滿足人們對鋼筋混凝土結構深入認識的需要,諸如混凝土的彈塑性性質、混凝土的開裂及鋼筋與混凝土的交互作用等。
1967年,Ngo和Scordelis將有限元方法應用于分析混凝土梁。隨著計算機技術的快速發展,非線性有限元法在鋼筋混凝土結構分析中得到了廣泛的應用,它不僅應用于普通建筑構件,如梁、板、剪力墻等.也應用于人型特殊復雜結構。同時對于結構和構件的全過程分析,必須借助非線性有限元方法才能得出合理的結論。此外非線性有限元還能夠幫助和改進一部分試驗,應用非線性有限元法對于減少試驗數量、減輕試驗的勞動量、提高效率很有意義。
但是,和一般連續介質力學中的有限元方法相比,對鋼筋混凝土結構進行有限元分析還存在不少困難,這些困難主要存在于:鋼筋和混凝土是力學性能很不相同的材料。混凝土材性復雜、成分多樣,特別是在復雜應力狀態和加載歷史下,其本構關系還有許多問題值得研究。在荷載作用下,一般鋼筋混凝土結構是帶裂縫工作的.混凝土的變形(如收縮和徐變)和時間相關,另外,影響混凝土和鋼筋之間粘結滑移的因素也很多,其中規律還有待深入研究。鋼筋混凝土結構的非線性有限元分析離開了計算機是不可能實現的,因此程序編制特別重要。
展開 
Ls-Dyna對預應力鋼筋混凝土結構的抗爆模擬
Ls-Dyna求解器功能強大，是世界上最著名的顯示動力分析程序，尤其適合求解各種二維、三維非線性結構的碰撞、侵蝕和爆炸沖擊等非線性問題。案例中承受爆炸荷載構件為剪力墻-預應力寬連梁鋼筋混凝土構件，構件有限元模型應用HyperMesh工具處理，鋼筋與混凝土單元共節點，模型概況，如圖1。本案例采用kg-mm-s單位制。
模擬預應力鋼筋混凝土結構的爆炸沖擊響應，需要分兩步處理：第一步，對構件施加預應力，模擬構件的穩態應力分布；第二步，進行預應力分布穩定時的構件抗爆模擬。其中，第二步針對預應力鋼筋混凝土構件進行的爆炸相關設置，見前貼<Ls-Dyna對鋼筋混凝土結構的抗爆模擬>，本文章主要介紹預應力，即預緊力的施加，及重啟動的相關設置。空氣及炸藥網格可用TCE工具處理（TCE使用方法見我的技術鄰免費課程<Dyna求解的工程爆破模擬教程>）。
Part1預緊力的施加-預應力鋼筋混凝土構件建立：
第一步，新建MAIN.k、ALE.K、BlastPoint.k、Boundary.k、EntitySet.k、Mode.k（搭建的模型文件導出Mode.k中）。復制材料卡片（提前寫好，或聯系博主索要）及計算控制卡片（聯系博主索要）到計算文件夾中，形成文件內容如圖2。文件解析見前貼<Ls-Dyna對鋼筋混凝土結構的抗爆模擬>。
第二步，將MAIN.k文件導入HyperMesh中（模型搭建如若不會，可以向博主索要學習資料），操作步驟見圖3。
第三步，為模型分配材料及屬性。
本例中構件模型及單元屬性按表1采用，混凝土單元材料模型添加材料侵蝕關鍵字*MAT_ADD_EROSION，材料與屬性需要依照圖4操作圖示，依次完成賦值。
第四步，生成預應力鋼筋截面上幾何點，操作步驟見圖5。
展開 鋼筋混凝土結構設計: 第七章(偏心受壓構件正截面承載力)
試驗研究表明，鋼筋混凝土圓形截面偏心受壓構件的破壞，最終表現為受壓區混凝土壓碎。
10. 在鋼筋混凝土偏心受壓構件中，布置有縱向受力鋼筋和箍筋。對于圓形截面，縱向受力鋼筋常采用沿周邊均勻配筋的方式。
相關參考:
鋼筋混凝土結構設計: 第一章(概念及材料性能)
鋼筋混凝土結構設計: 第二章(極限狀態設計)
鋼筋混凝土結構設計: 第三章(受彎構件正截面承載力)
鋼筋混凝土結構設計: 第四章(受彎構件斜截面承載力)
鋼筋混凝土結構設計: 第五章(受扭構件承載力計算)
鋼筋混凝土結構設計: 第六章(軸心受壓構件正截面承載力)
展開 abaqus鋼筋混凝土框架結構的動力分析的inp實例 ￥5
鋼筋混凝土框架結構的動力學分析，可能是很多土木工程的研究生要遇到研究內容之一。在此特奉上我導師的三層三跨鋼筋混凝土框架結構的動力分析inp實例（在附件）。
本inp中，005G代表小震情況的，02G和03G分別對應加速度峰值為0.2G和0.3G的情況
丹麥團隊利用HyperWorks證明拓撲優化對混凝土建筑結構的價值
行業：建筑工程
挑戰：結構優化設計與建造和審美的結合。
Altair 解決方案：一套軟件集成包，用于形態建模和結構優化。
優點：顯著減少設計時間和環境成本。
背景介紹
丹麥的奧胡斯建筑學院過去一直對拓撲優化技術在混凝土建筑結構中的應用潛力以及它在混凝土澆鑄聚苯乙烯模板的機械制造中的應用非常關注，基于仿真的拓撲優化技術已經在汽車、航空和造船工業廣泛使用。現在將拓撲優化技術用于混凝土建筑結構，并將該技術與用于混凝土澆筑的聚苯乙烯模板機械化制造相耦合。
UnikabetonPrototype項目結合了學術和工業團隊，由項目經理工程師Per Dombernowsky和Asbj?rnS?ndergaard領導，Asbj?rnS?ndergaard負責項目設 計和優化方面。
Unikabeton（獨特的混凝土結構），這一項目由丹麥建筑界最大的8家機構和企業通力合作，共同開發一系列的優化實驗，以便得到全尺寸混凝土結構的設計和優化方法。
挑戰
計算機優化工具的使用對于建筑領域來說是陌生領域。S?ndergaard認為造成這種現象的主要原因是“建筑領域的保守思想阻礙了將CAE作為結構設計的工具”，不愿意將設計控制權交給優化軟件。
Unikabeton項目將是建筑設計中第一個使用拓撲優化的學術研究項目。由于混凝土制造而產生的二氧化碳排放量占全球排放總量的5%，該團隊的實驗結果將意義深遠。
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