混凝土橋墩的案例
基于ABAQUS的CFRP加固鋼筋混凝土柱承載能力分析
(a) 銹蝕嚴(yán)重的鋼筋混凝土橋墩
(b) 潮汐變化的近海橋墩
圖2 鋼筋混凝土橋墩(源于網(wǎng)絡(luò)，侵刪)
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是以碳纖維或碳纖維織物為增強(qiáng)體，以樹脂、陶瓷、金屬、水泥、碳質(zhì)或橡膠等為基體所形成的復(fù)合材料（圖3）。在眾多輕量化材料中具有較高的比強(qiáng)度、比剛性，輕量化效果十分明顯，在航空航天、軍工產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。--引自百度百科
圖3 CFRP圖(源于網(wǎng)絡(luò)，侵刪)
基于上述背景，本次主要采用ABAQUS軟件對混凝土柱進(jìn)行數(shù)值模擬，并通過外側(cè)包裹CFRP來對原有混凝土柱進(jìn)行增強(qiáng)加固處理，對比有無CFRP包裹對鋼筋混凝土柱承載力的影響。
2.
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(a) 銹蝕嚴(yán)重的鋼筋混凝土橋墩
(b) 潮汐變化的近海橋墩
圖2 鋼筋混凝土橋墩
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是以碳纖維或碳纖維織物為增強(qiáng)體，以樹脂、陶瓷、金屬、水泥、碳質(zhì)或橡膠等為基體所形成的復(fù)合材料（圖3）。在眾多輕量化材料中具有較高的比強(qiáng)度、比剛性，輕量化效果十分明顯，在航空航天、軍工產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。--引自百度百科
圖3 CFRP圖
“云計(jì)算”指通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(多指因特網(wǎng))形成的計(jì)算能力極強(qiáng)的系統(tǒng)，可存儲(chǔ)、集合相關(guān)資源并可按需配置，向用戶提供個(gè)性化服務(wù)?；谏鲜霰尘埃疚幕诒宾H云超算平臺(tái)預(yù)置的ABAQUS軟件對混凝土柱進(jìn)行數(shù)值模擬，并通過外側(cè)包裹CFRP來對原有混凝土柱進(jìn)行增強(qiáng)加固處理，對比有無CFRP包裹對鋼筋混凝土柱承載力的影響。
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(
a) 銹蝕嚴(yán)重
的鋼筋混凝土
橋墩
(
b) 潮汐變化的近
海橋墩
圖2 鋼筋混凝土橋墩
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是以碳纖維或碳纖維織物為增強(qiáng)體，以樹脂、陶瓷、金屬、水泥、碳質(zhì)或橡膠等為基體所形成的復(fù)合材料（圖3）。在眾多輕量化材料中具有較高的比強(qiáng)度、比剛性，輕量化效果十分明顯，在航空航天、軍工產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。--引自百度百科
圖3 CFRP圖
“云計(jì)算”指通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(多指因特網(wǎng))形成的計(jì)算能力極強(qiáng)的系統(tǒng)，可存儲(chǔ)、集合相關(guān)資源并可按需配置，向用戶提供個(gè)性化服務(wù)?；谏鲜霰尘?，本文基于北鯤云超算平臺(tái)預(yù)置的ABAQUS軟件對混凝土柱進(jìn)行數(shù)值模擬，并通過外側(cè)包裹CFRP來對原有混凝土柱進(jìn)行增強(qiáng)加固處理，對比有無CFRP包裹對鋼筋混凝土柱承載力的影響。
展開 ANSYS經(jīng)典案例在Workbench中實(shí)現(xiàn) | 某鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析
在前五期的ANSYS經(jīng)典案例在Workbench中實(shí)現(xiàn)的分享中，我們分享了ANSYS經(jīng)典案例在Workbench中實(shí)現(xiàn)之汽車剎車盤制動(dòng)噪音分析、密封圈仿真分析、基于網(wǎng)格重劃分的金屬成型仿真分析和渦輪機(jī)葉片冷卻過程的熱應(yīng)力分析以及薄壁結(jié)構(gòu)的屈曲與后屈曲分析（可以點(diǎn)擊藍(lán)色文字查看前期內(nèi)容），本期為大家分享鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析。
案例六:某鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析
1、工程背景
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑和部分機(jī)械結(jié)構(gòu)中經(jīng)常被用到，鋼筋布置不合理會(huì)使得結(jié)構(gòu)在載荷影響下（例如恒定靜載，沖擊載荷，地震載荷等）發(fā)生脆性斷裂。所以，對于混凝土和鋼筋的力學(xué)性能研究非常重要。本案例以某簡化的跨海橋橋墩結(jié)構(gòu)為例，介紹如何在ANSYS Workbench環(huán)境中定義混凝土材料，同時(shí)在ANSYS Workbench環(huán)境中如何考慮加強(qiáng)筋進(jìn)行結(jié)構(gòu)仿真。本案例中的結(jié)構(gòu)并非實(shí)際真實(shí)結(jié)構(gòu)，但是，通過該案例可以讓廣大用戶了解如何在ANSYS Workbench環(huán)境中定義高級材料非線性模型中的微平面材料模型，同時(shí)如何在ANSYS Workbench環(huán)境中定義結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋。
2、問題描述
本案例中的結(jié)構(gòu)模型取材自某跨海大橋的橋墩。所有尺寸均非實(shí)際尺寸，且不考慮跨海大橋的拉索結(jié)構(gòu)，假設(shè)所有載荷全部施加橋墩橫梁上。同時(shí)，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(rèn)結(jié)構(gòu)鋼材料：彈性模量2e5MPa；泊松比為0.3。
圖1 幾何模型
圖2 加強(qiáng)筋布置
其中，混凝土材料采用ANSYS中的微平面材料模型，加強(qiáng)筋采用REINF264單元。常規(guī)實(shí)體單元和加強(qiáng)筋單元在節(jié)點(diǎn)位置處連接。
展開 
SimSolid模型鋼筋混凝土承臺(tái)計(jì)算
SimSolid模型
鋼筋混凝土承臺(tái)計(jì)算
首次試用SimSolid，由于是英文版且第一次適用，花了一些時(shí)間入門。本著學(xué)習(xí)的目的完成本模型。
模型概況
本模型為公路橋梁，跨徑為60+110+60m連續(xù)剛構(gòu)，墩高58m、69m，橋?qū)?2m，橋面組成為2m人行道（含欄桿及內(nèi)護(hù)欄）+8m行車道+2m人行道（含欄桿及內(nèi)護(hù)欄）。設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級。示意如下圖：
圖1.1 橋型布置示意圖
圖1.2 橋梁橫斷面
圖1.3 橋墩承臺(tái)示意圖
承臺(tái)受力較大且為短、深梁，現(xiàn)行規(guī)范的公式具有較大的筋近似性，因此有必要用實(shí)體單元進(jìn)行校正。本計(jì)算主要是計(jì)算橋墩的承臺(tái)的應(yīng)力分布情況、以間接判斷混凝土承臺(tái)開裂情況。
承臺(tái)寬13.6m，長15.6m，厚4m，其下設(shè)置6根直徑D=2.2m嵌巖樁。承臺(tái)底面主筋縱橫向均為HRB400級d=32mm鋼筋，間距均為15cm。先在CAD總建立承臺(tái)三維立體模型，輸出為sat導(dǎo)入SimSolid下圖：
圖1.4 SimSolid 模型
材料：樁基采用C30混凝土；承臺(tái)采用C40混凝土；橋墩采用C50混凝土。鋼筋為HRB400級鋼筋。
經(jīng)計(jì)算加載在承臺(tái)頂面橋墩上的內(nèi)力為：軸力N=- 1.12004E+08N；彎矩My=2.52496E+07N·m；彎矩Mz=1.47472E+07N·m。作為遠(yuǎn)端力加載在橋墩上。并計(jì)入重力。
約束情況：承臺(tái)與橋墩、樁基程序自動(dòng)連接。
展開 ABAQUS提取荷載位移曲線速度很慢
使用ABAQUS做混凝土橋墩pushover分析，荷載位移曲線提取速度很慢。
ABAQUS滯回曲線調(diào)整
求大佬 裝配式鋼筋混凝土橋墩滯回曲線調(diào)整與試驗(yàn)符合 有償 V：pz13253514217
LS-DYNA固定式鋼覆復(fù)合材料防船撞裝置防撞性能分析 ￥200
通過建立1000噸級船舶精細(xì)化有限元模型、混凝土橋墩三維實(shí)體模型以及鋼覆復(fù)合材料防撞裝置多尺度耦合模型，模擬了船舶-防撞裝置-橋墩系統(tǒng)的碰撞動(dòng)力學(xué)行為。重點(diǎn)分析了碰撞過程中防撞裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，獲取了碰撞力時(shí)程曲線、能量吸收分布及結(jié)構(gòu)損傷演變規(guī)律。研究揭示了鋼覆層與復(fù)合材料芯層的協(xié)同耗能機(jī)制，量化了防撞裝置對碰撞沖擊力的衰減效果，明確了結(jié)構(gòu)塑性變形、復(fù)合材料分層破壞等損傷模式的空間分布特征。研究成果為評估防撞裝置防護(hù)效能、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)提供了理論依據(jù)。
新課程：精細(xì)化軌道-橋梁耦合振動(dòng)模型建模與分析
本課程重在介紹如何在建立精細(xì)化軌道-橋梁耦合振動(dòng)結(jié)構(gòu)模型，其中，梁體、底座板、軌道板和鋼軌均采用彈性梁單元模擬，扣件、CA砂漿層、滑動(dòng)層、側(cè)向擋塊、剪切鋼筋、剪力齒均采用TwoNodeLink單元模擬，纖維截面非線性梁柱單元模擬鋼筋混凝土橋墩，采用Steel02材料本構(gòu)模擬縱筋、Concrete02材料本構(gòu)模擬混凝土，模擬了盆式橡膠支座的摩擦效應(yīng)、剪切銷剪斷、單向受壓，列車荷載采用集中質(zhì)量點(diǎn)模擬并與軌道剛臂連接。
主要知識點(diǎn)：
橫向節(jié)點(diǎn)數(shù)目不匹配的兩種處理方式
矩陣奇異原因：約束不足
MinMax材料本構(gòu)
單向受壓材料ENT
TwoNodeLink單元
Concrete02材料本構(gòu)參數(shù)取值
Steel02材料本構(gòu)
理想彈塑性本構(gòu)ElasticPP
PS：由于本課程介紹的模型為本人碩士畢業(yè)論文中所用案例，后續(xù)可能用于發(fā)表文章，故不提供完整命令流和Word文檔，僅提供涉及知識點(diǎn)的代碼，介意勿拍。
展開 【經(jīng)典案例欣賞25】鋼管加固無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋多節(jié)段預(yù)制裝配鋼筋混凝土橋墩柱滯回模擬
項(xiàng)目難點(diǎn)：
1、多節(jié)段混凝土部件接觸設(shè)置；
2、鋼管加固設(shè)置；
3、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋簡化設(shè)置；
4、復(fù)雜模型快速建模。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
三維隨機(jī)纖維-球體骨料細(xì)觀混凝土模型/細(xì)觀混凝土/纖維混凝土 ￥369
簡單三維球體細(xì)觀模型的課程已更新一年半有余，后臺(tái)私信和留言中有不少同學(xué)咨詢“怎么添加纖維/有沒有纖維混凝土的模型”，由于之前一直在忙著干其他的事情，最近心血來潮，那么今天就寫了這個(gè)帖子，分享自己關(guān)于在三維細(xì)觀混凝土模型中添加纖維的一些思路和腳本建立方法。
三維隨機(jī)纖維-球體骨料細(xì)觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復(fù)合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。
在前邊的三維隨機(jī)球體模型中，投放骨料的思路十分簡單，只需要使用python代碼隨機(jī)生成一個(gè)球體特征數(shù)據(jù)，再與已存儲(chǔ)的球體數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。若球心距大于半徑之和則存儲(chǔ)在骨料數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行下一個(gè)球體的生成與判斷；若小于，則不存儲(chǔ)，進(jìn)行下一個(gè)球體的生成判斷。最后使用python與abaqus之間的接口，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形即可。
把這個(gè)思路放到纖維與骨料之間的判斷中來，似乎也能進(jìn)行相應(yīng)的判斷。只需要生成隨機(jī)的纖維，用纖維端點(diǎn)坐標(biāo)與骨料球心坐標(biāo)，計(jì)算出球心到直線的距離就可以了，如下圖所示。
使用點(diǎn)到直線的距離公式判斷球體與纖維的相交，這樣看著好像沒啥問題，但其實(shí)纖維能在混凝土中分布的區(qū)域已經(jīng)大大縮小了。如下圖所示，當(dāng)纖維的方向指向骨料時(shí)，雖然纖維與骨料并沒有相交，但簡單地使用點(diǎn)到直線的距離公式，會(huì)被判斷為相交狀態(tài)，這根纖維就將被認(rèn)為不能放在混凝土中。可能會(huì)說，即使這樣纖維仍然還會(huì)有很多的區(qū)域可以投放，但混凝土中存在著成百上千甚至上萬個(gè)的骨料，投放纖維之前遍歷已有骨料的坐標(biāo)后，再按照這樣局限的方法進(jìn)行判斷，纖維存在的區(qū)域勢必大大降低，生成出來的纖維分布狀態(tài)并不樂觀。
展開 
橋梁歷史上的今天(3月11日)
大橋?yàn)槿玟撹炝洪_啟橋，全長216m，寬8.8m，主跨為76m，架在混凝土橋墩上。
2. 1927年3月11日，英國英格蘭多塞特郡的普爾橋(Poole Bridge)建成通車。大橋?yàn)殇撹旒芸砷_啟橋梁，可開啟跨長度為40m。
3. 1942年3月11日，英國英格蘭倫敦的滑鐵盧橋(Waterloo Bridge)建成通車。大橋?yàn)殇摻?em>混凝土梁橋，飾以波特蘭石和灰色的康沃爾花崗巖，由英國建筑師賈爾斯吉爾伯特斯科特(Giles Gilbert Scott)設(shè)計(jì)，全長365.76m，寬24.38m，共有五跨，主跨為71m。
4. 1990年3月11日，馬來西亞登嘉樓州的瓜拉登嘉樓的蘇丹馬哈茂德大橋(Sultan Mahmud Bridge)建成通車。大橋?yàn)?em>混凝土連續(xù)箱梁橋，于1990年3月11日由當(dāng)時(shí)的登嘉樓統(tǒng)治者已故的蘇丹馬哈茂德穆克塔菲比拉沙阿(Sultan Mahmud Al-Muktafi BillahShah)宣布正式對外開放，全長約7km。
5. 2000年3月11日，日本德島縣三好市池田臍湖大橋(池田へそっ湖大橋)建成通車。大橋橋長705m，橋?qū)?0.4m，主橋?yàn)樯铣惺焦皹?，最大跨?00m。大橋獲得1999年度日本土木學(xué)會(huì)田中獎(jiǎng)。
6. 2008年3月11日，中國浙江紹興嵊州長安橋建成通車。橋梁為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，總投資1500萬元，總長為287米，其中主橋長108米，橋?qū)?7.5米，分設(shè)南北引橋。
來源：敦樸小兵
展開 Abaqus纖維混凝土3D 泡沫混凝土 三維隨機(jī)幾何 三維混凝土細(xì)觀 多面體骨料建模
模型實(shí)例
以下是Abaqus內(nèi)纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內(nèi)的骨料采用的是實(shí)體的球體。纖維及骨料均可設(shè)置不同的尺寸，并且各類型的數(shù)目不受限制，即可設(shè)置多種纖維及球體骨料大小。
研究進(jìn)展
在Abaqus內(nèi)建立混凝土細(xì)觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進(jìn)行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進(jìn)行Abaqus混凝土細(xì)觀模擬時(shí)，隨機(jī)骨料及隨機(jī)纖維等幾何模型的構(gòu)件是主要的難點(diǎn)所在。
為了在Abaqus內(nèi)建立混凝土模型，有學(xué)者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并且需要反復(fù)改參、調(diào)試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實(shí)現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)省了模型建立的耗時(shí)，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實(shí)現(xiàn)的模型較為簡單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導(dǎo)入到Abaqus內(nèi)的方式?？蓪?shí)現(xiàn)多種混凝土模型的快速構(gòu)建。CAD導(dǎo)入Abaqus的方法簡單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內(nèi)選擇導(dǎo)入部件，選擇對應(yīng)的.sat文件即可。
下面是通過該方法建立的Abaqus隨機(jī)幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機(jī)三維幾何，用于Abaqus混凝土模型的建立，也可用于再生骨料混凝土、泡沫混凝土、加氣混凝土等方面。理論上講，只要幾何存在相似性，可進(jìn)行模型簡化的，均可采用這種方式進(jìn)行建模。
插件的詳細(xì)介紹及下載見下方鏈接：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
展開 輕骨料混凝土/泡沫混凝土CDP模型-Excel ￥8.88
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</figure><p><strong style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(25, 25, 25);">附件為：泡沫混凝土/輕骨料混凝土CDP模型的Excel表格+應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系論文</strong></p><p><br></p>
展開 ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計(jì)算及EXCEL
這是我自己計(jì)算的2010規(guī)范中ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計(jì)算及EXCEL
首先用自己的數(shù)據(jù)計(jì)算2010規(guī)范中規(guī)定的混凝土本構(gòu)關(guān)系
然后借助文件夾中02版規(guī)范的方法，計(jì)算損傷因子。
以后還會(huì)有詳細(xì)計(jì)算方法，此數(shù)據(jù)僅供參考。
2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)-彈模34400MPa-帶損傷因子-自己數(shù)據(jù)計(jì)算得出.rar
