鋼筋混凝土結構裂縫分析的案例
基于ABAQUS的鋼筋混凝土結構的裂縫分析
1 鋼筋混凝土梁的試件尺寸及配筋圖
試件特征：根據試驗要求，試驗梁的混凝土強度等級為C30，混凝土保護層厚度為25mm。
適筋梁：①為 2φ18。梁的中間 400mm區段內無腹筋，其余區域配有 6@100 的箍筋，
以保證不發生斜截面破壞。梁的受壓區配有兩根架立筋，通過箍筋與受力筋綁扎在一起，形成骨架，保證受力鋼筋處在正確的位置。
2 基于實體單元模型的建立
根據原始構件尺寸及配筋圖通過創建鋼筋、混凝土實體以及將實體裝配等過程進行鋼筋混凝土梁的建立，并給鋼筋混凝土梁施加位移條件和邊界條件。
3 基于實體單元的模擬
3.1 單元類型選擇
ABAQUS 軟件中實體單元類型種類居多，功能多樣，應用廣泛。本文根據模型的受力特點，混凝土采用三維二節點實體縮減積分單元 (C3D8R) , 即滿足精度又可以減小計算量。鋼筋采用三維二節點桁架單元 (T3D2)
[1] 。
3.2 混凝土本構模型
本文在進行實體單元模擬時，混凝土本構模型選取混凝土塑性損傷(CDP)模型。根據我國《混凝土結構設計規范》(GB 50010—2002)給出的混凝土單軸受壓和受拉應力-應變曲線
方程進行計算。受壓應力-應變曲線如圖 3 所示，計算公式見式(1)—式(4)。
式中:αa、αd為混凝土單軸受壓應力-應變曲線上升段和下降段的參數值,按規范要求取
值；f *c 為混凝土單軸抗壓強度；εc 為與 f *c相對應的混凝土峰值壓應變。
混凝土單軸受拉應力-應變曲線如圖 4 所示,計算公式見式(4)—式(8)。
式中，αt為混凝土單軸受拉應力-應變曲線下降段的參數值,按規范要求取值;f *t 為混凝
土單軸抗拉強度；εt為與 f *t相對應的混凝土峰值拉應變[2]。
展開 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 鋼筋混凝土受彎構件的裂縫(Cracking in Reinforced Concrete)
1 引言
由于混凝土的低抗拉強度(low tensile strength)和低延伸性(low extensibility)，混凝土中出現裂縫是不可避免的。在持久狀況的使用荷載(service loads)下(持久狀況計算)，鋼筋混凝土結構中鋼筋承受的應力較低，除了因混凝土收縮和溫度變化而產生的裂縫外，受應力導致的開裂量非常有限。然而在鋼筋承受應力很高的情況下，特別是使用高強度的鋼筋時，在使用荷載下可能會出現一些明顯的裂縫。如果這些裂縫太寬，一方面會引起結構的破壞, 另一方面也會破壞結構的美感.
裂縫的出現可能導致鋼筋暴露在環境中，從而造成鋼筋的腐蝕。為了盡量減少這些不利影響，鋼筋混凝土結構的設計必須確保正常使用條件下的裂縫寬度保持在可接受的范圍內。除了美觀問題和可能的鋼筋腐蝕外，鋼筋混凝土構件的裂縫將導致構件的彎曲剛度(bending stiffness)顯著降低。因此在評估鋼筋混凝土構件的撓度時，有必要將裂縫的影響納入計算中。對于鋼筋混凝土受彎構件,《公路橋規》規定必須進行使用階段的變形和彎曲裂縫最大裂縫寬度進行驗算。
2 鋼筋混凝土的允許裂縫寬度
最大裂縫寬度取決于各種因素，包括裂縫的位置、長度和表面紋理以及周圍地區的照明條件等。Park & Paulay(1975)的研究指出可接受的裂縫寬度應在0.25mm到0.38mm之間. 后來發展的各種規范制定的裂縫容許值基本上在這個值域內.
展開 鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型
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。
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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
鋼筋混凝土結構非線性有限元分析.pdf
本書對用有限元法分析鋼筋混凝土結構作了系統、深入的論述。內容包括混凝土強度理論，本構關系模式，有限元離散技術，非線性數值方法和有關程序設計，反映了在這一領域的國內外最新成果。本書將理論闡述、數值計算和程序設計緊密結合，并附有非線性分析源程序，便于工程應用。
鋼筋混凝土結構非線性有限元分析.rar
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 鋼筋混凝土結構彈塑性分析在ANSYS 中的實現
摘 要 鋼筋混凝土結構是現代土木工程中最常用的結構形式。本文針對運用ANSYS 進行鋼筋混凝土結
構的彈塑性分析，通過與理論解比較，依據分析對象的結構層次（結構、構件）、分析類型（靜
力單調加載、反復加載）、荷載水平（線彈性、彈塑性），討論了單元類型、材料模型及模型參
數的選取，必要時甚至采用UPF 等二次開發工具進行分析。分析表明，合理的模型可以得到令
人滿意的結果。
關鍵詞 鋼筋混凝土結構 彈塑性 ANSYS不錯！
附件地址：http://download.caenet.cn/ShowInfoDetail.aspx?ID=7957
展開 ANSYS經典案例在Workbench中實現 | 某鋼筋混凝土結構分析
在前五期的ANSYS經典案例在Workbench中實現的分享中，我們分享了ANSYS經典案例在Workbench中實現之汽車剎車盤制動噪音分析、密封圈仿真分析、基于網格重劃分的金屬成型仿真分析和渦輪機葉片冷卻過程的熱應力分析以及薄壁結構的屈曲與后屈曲分析（可以點擊藍色文字查看前期內容），本期為大家分享鋼筋混凝土結構分析。
案例六:某鋼筋混凝土結構分析
1、工程背景
鋼筋混凝土結構在建筑和部分機械結構中經常被用到，鋼筋布置不合理會使得結構在載荷影響下（例如恒定靜載，沖擊載荷，地震載荷等）發生脆性斷裂。所以，對于混凝土和鋼筋的力學性能研究非常重要。本案例以某簡化的跨海橋橋墩結構為例，介紹如何在ANSYS Workbench環境中定義混凝土材料，同時在ANSYS Workbench環境中如何考慮加強筋進行結構仿真。本案例中的結構并非實際真實結構，但是，通過該案例可以讓廣大用戶了解如何在ANSYS Workbench環境中定義高級材料非線性模型中的微平面材料模型，同時如何在ANSYS Workbench環境中定義結構加強筋。
2、問題描述
本案例中的結構模型取材自某跨海大橋的橋墩。所有尺寸均非實際尺寸，且不考慮跨海大橋的拉索結構，假設所有載荷全部施加橋墩橫梁上。同時，橋墩橫梁上布置了上下兩層鋼筋，每層九條，每條間距0.5m。仿真中，鋼筋材料定義為默認結構鋼材料：彈性模量2e5MPa；泊松比為0.3。
圖1 幾何模型
圖2 加強筋布置
其中，混凝土材料采用ANSYS中的微平面材料模型，加強筋采用REINF264單元。常規實體單元和加強筋單元在節點位置處連接。
展開 【CAE案例】鋼筋混凝土結構的非線性地震分析的建模和實驗驗證
01 案例背景
為了滿足評估地震載荷對土木工程性能影響的需求，SEPTEN與EDF研發部門合作，開展了一項關于模擬鋼筋混凝土結構的研究與開發計劃。該項目的重要貢獻是開發了交替循環載荷下的兩種鋼筋混凝土模型：2D各向異性的Nada?_B模型，與3D各向同性Endo_Isot_Béton模型。
目前這些模型需要進行深入的驗證工作，除了驗證模型之外，這項工作也必須規定模型的使用規則，使得結果更具可靠性。本次驗證工作基于鋼筋混凝土結構在地震載荷下的實驗，給出了使用Nada?_B模型模擬Camus 3實驗與用Endo_Isot_Béton模型模擬樓板實驗的結果。
02 仿真過程
Camus 3模型是一個與實際建筑比例為1：3的建筑模型。如下圖所示，它是由兩個無開口承重墻組成，由6層樓板連接而成，他們被錨定在振動臺上。混凝土的力學特性是通過在一個F160*320mm的模型試件上進行相關實驗確定的。
圖1 Camus 3模型
施加的地震載荷有兩種，左圖是從PS92規則中Nice S1頻譜中推導出來的人工加速度圖，并將其歸一化為0.25g。右圖是Meledy Ranch的自然地震信號，相較于前者，后者的信號頻率更高，強度更強，持續時間更短。
圖2 Nice S1加速度時序譜與Meledy Ranch加速度時序譜
施加的應力是水平的，與樓板平行。如下圖所示，模型采用局部雙軸方法建模。采用雙線性位移插值的四節點（四高斯點）薄膜單元來表示帆、梁、板、臺架接觸層和振動臺。附加質量由相同類型的有限元建模，以考慮旋轉慣性。
平臺有四個支座，每個支座的剛度采用通過混凝土塊進行的試驗預估的剛度。采用雙節點桿式構件表示垂直向和水平向的鋼筋。模型中沒有顯示橫向鋼筋，假定鋼筋與混凝土完美粘結。
展開 搞定混凝土結構裂縫問題，我們該怎么做？
混凝土裂縫問題是長期困擾著建筑工程技術人員的一大難題，混凝土結構尤其是大體積建筑中出現裂縫是很常見的現象，因此工程人員對裂縫問題非常關注。
本文對鋼筋混凝土結構裂縫進行了分類，并分析了裂縫的產生原因、常用的檢測方法，以及裂縫出現以后的各種修復加固措施，供從事工程施工的工程技術人員參考。
01
裂縫可能危及結構安全
裂縫問題是一個人們普遍關心的問題，對混凝土結構而言，裂縫的存在是十分普遍的現象。大量科研和實踐都證明了混凝土結構出現裂縫是不可避免的，裂縫出現時荷載常為極限荷載的15%~25%。
在正常使用荷載作用下，鋼筋混凝上結構一般是帶裂縫工作的，一般肉眼可見的裂縫范圍為0.02~0.05mm，裂縫寬度小于0.05mm 的屬無害裂縫，對防水、防腐蝕與承重的影響均可忽略不計。
我國現行規范對一般正常使用條件下混凝土結構構件最大裂縫寬度的控制標準為0.3mm。因此就經濟及科學觀點，一定程度的裂縫是可以接受的。
但有的裂縫會造成結構承載能力降低，結構可靠度下降；有的雖對承載力無多大影響，但會出現諸如混凝上保護層脫落、鋼筋銹蝕加速和混凝土碳化，降低結構的耐久性或發生滲漏，影響使用。
當裂縫寬度達到一定的數值時，還可能危及結構的安全。因此，如何對混凝土結構中的裂縫進行評價、鑒定、修復，對結構的使用和維護具有十分重要的現實意義。
02
裂縫原因與類型
裂縫形成的原因一般分成兩類：結構性裂縫和非結構性裂縫。
【結構性裂縫】
由于直接施加的各種靜力和動力荷載所引起的裂縫。由于結構承載力不足應力達到限值引起的，是結構開始破壞的特征。這種裂縫是比較危險的，如果不對這類裂縫進行處理將對結構的安全帶來隱患。
【非結構性裂縫】
由于溫度變化、收縮、不均勻沉降等間接作用, 結構的變形受到約束而引起的裂縫。
展開 
搞定混凝土結構裂縫問題，我們該怎么做？
混凝土裂縫問題是長期困擾著建筑工程技術人員的一大難題，混凝土結構尤其是大體積建筑中出現裂縫是很常見的現象，因此工程人員對裂縫問題非常關注。
本文對鋼筋混凝土結構裂縫進行了分類，并分析了裂縫的產生原因、常用的檢測方法，以及裂縫出現以后的各種修復加固措施，供從事工程施工的工程技術人員參考。
1 裂縫可能危及結構安全
裂縫問題是一個人們普遍關心的問題，對混凝土結構而言，裂縫的存在是十分普遍的現象。大量科研和實踐都證明了混凝土結構出現裂縫是不可避免的，裂縫出現時荷載常為極限荷載的15%~25%。
在正常使用荷載作用下，鋼筋混凝上結構一般是帶裂縫工作的，一般肉眼可見的裂縫范圍為0.02~0.05mm，裂縫寬度小于0.05mm 的屬無害裂縫，對防水、防腐蝕與承重的影響均可忽略不計。
我國現行規范對一般正常使用條件下混凝土結構構件最大裂縫寬度的控制標準為0.3mm。因此就經濟及科學觀點，一定程度的裂縫是可以接受的。
但有的裂縫會造成結構承載能力降低，結構可靠度下降；有的雖對承載力無多大影響，但會出現諸如混凝上保護層脫落、鋼筋銹蝕加速和混凝土碳化，降低結構的耐久性或發生滲漏，影響使用。
當裂縫寬度達到一定的數值時，還可能危及結構的安全。因此，如何對混凝土結構中的裂縫進行評價、鑒定、修復，對結構的使用和維護具有十分重要的現實意義。
展開 鋼筋混凝土特點及其原理 附鋼筋混凝土原理過鎮海文檔下載
鋼筋混凝土是當下最流行的建筑結構，無論是我們的房屋現澆鋼筋混凝土，還是大型建筑物，接下來我們就通過下面的內容，來看看鋼筋混凝土的相關內容介紹。
鋼筋
混凝土怎么樣
鋼筋混凝土中的受力筋含量通常很少，從占構件截面面積的1%（多見于梁板）至6%（多見于柱）不等。鋼筋的截面為圓型。在美國從0.25至1英尺，每級1/8英尺遞增；在歐洲從8至30毫米，每級2毫米遞增；在中國大陸從3至40毫米，共分為19等。
在美國，根據鋼筋中含碳量，分成40鋼與60鋼兩種。后者含碳量更高，且強度和剛度較高，但難于彎曲。在腐蝕環境中，電鍍、外涂環氧樹脂、和不銹鋼材質的鋼筋亦有使用。
鋼筋
混凝土特點
混凝土是水泥（通常硅酸鹽水泥）與骨料的混合物。當加入一定量水分的時候，水泥水化形成微觀不透明晶格結構從而包裹和結合骨料成為整體結構。通常混凝土結構擁有較強的抗壓強度（大約3，000磅/平方英寸，35MPa）。
但是混凝土的抗拉強度較低，通常只有抗壓強度的十分之一左右，任何顯著的拉彎作用都會使其微觀晶格結構開裂和分離從而導致結構的破壞。而絕大多數結構構件內部都有受拉應力作用的需求，故未加鋼筋的混凝土極少被單獨使用于工程。
鋼筋
混凝土原理
鋼筋混凝土之所以可以共同工作是由它自身的材料性質決定的。首先鋼筋與混凝土有著近似相同的線膨脹系數，不會由環境不同產生過大的應力。其次鋼筋與混凝土之間有良好的粘結力，有時鋼筋的表面也被加工成有間隔的肋條（稱為變形鋼筋）來提高混凝土與鋼筋之間的機械咬合，當此仍不足以傳遞鋼筋與混凝土之間的拉力時，通常將鋼筋的端部彎起180 度彎鉤。
展開 鋼筋混凝土三維框架結構案例
鋼筋混凝土三維框架結構案例
水工鋼筋混凝土結構圖紙怎么畫？
一、基本知識
在混凝土中，按照結構受力要求，配置一定數量的鋼筋以增強其抗拉能力，這種由混凝土和鋼筋兩促材料制成的構件稱為鋼筋混凝土結構。用來表示這類結構的外部形狀和內部鋼筋配置情況的圖樣，稱為鋼筋混凝土結構圖，簡稱鋼筋圖。
（一） 鋼筋分類
（1）受力筋：主要受拉的鋼筋稱為受力筋。用于梁、板、柱等各種鋼筋混凝土構件。
（2）鋼箍（箍筋）：用以固定受力鋼筋的位置，并承受一部分斜拉應力，常用于梁和柱內。
（3）架立筋：用以固定鋼箍和受力鋼筋的位置，一般用于鋼筋混凝土梁中。
（4）分布筋：用以固定受力鋼筋的位置，并將構件所受外力均勻傳遞給受力鋼筋，以改善受力情況，常與受力鋼筋垂直布置。此種鋼筋常用于鋼筋混凝土板中。
（5） 構造鋼筋：因構造要求或者施工安裝需要而配置的鋼筋，如吊環等。
圖10-26 鋼筋種類
（二） 鋼筋的等級
在鋼筋混凝土結構設計規范中，對國產建筑用鋼筋，按其產品強度等級不同，分別給予不同代號，以便標注及識別。鋼筋共分五級詳見表10-1。
表10-1 鋼筋等級和符號
（三） 鋼筋的彎鉤
光面鋼筋為了加強其與混凝土的凝結力，一般在鋼筋兩端做成彎鉤，避免鋼筋在受拉時滑動。彎鉤的覺形式及畫法如圖所示。
圖10-27 鋼筋的彎鉤
（四） 鋼筋的保護層
由鋼筋邊緣到構件表面這一層混凝土叫保護層，用于保護鋼筋不受腐蝕。保護層的厚度根據結構薄厚不同而不等，一般在20～50mm之間，具體數值可查《鋼筋混凝土設計規范》確定。
二、鋼筋混凝土結構圖
鋼筋混凝土結構圖是加工鋼筋和澆筑鋼筋混凝土構件施工的依據。其圖樣包括鋼筋布置圖、鋼筋成型圖和鋼筋明細表等。
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