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<p>1、 引言</p><p>雙鋼板 - 混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗剪性能與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在顯著差異。該結(jié)構(gòu)通過拉結(jié)筋和栓釘實(shí)現(xiàn)鋼板與混凝土的連接，在剪力作用下易產(chǎn)生界面滑移，導(dǎo)致試件剛度與承載力下降。本案例聚焦于論文第 4 章雙鋼板 - 混凝土組合梁的建模復(fù)現(xiàn)，旨在通過 ABAQUS 有限元分析軟件，對組合梁抗剪性能進(jìn)行數(shù)值模擬。需特別說明的是，本次復(fù)現(xiàn)僅涵蓋建模過程教學(xué)，不涉及曲線擬合內(nèi)容。

4、粘結(jié)滑移的模擬，鋼筋采用link單元，混凝土采用solid185單元，在梁截面的兩個(gè)方向只須耦合其自由度，在縱向（縱筋方向）添加非線性彈簧Combin39即可，難度在于本構(gòu)。在普通的鋼筋混凝土構(gòu)件計(jì)算中考慮粘結(jié)滑移作用多此一舉，若研究課題中，鋼筋和混凝土間的粘結(jié)-滑移作用本身就是重點(diǎn)或者參數(shù)之一，可以試試這種建模思路。

本文介紹下一種ANSYS中鋼筋混凝土模擬的一種進(jìn)階方法——分離式建模（考慮粘結(jié)滑移） 粘結(jié)-滑移作用通過在重合的鋼筋和混凝土節(jié)點(diǎn)上添加非線性彈簧combin39來考慮。這意味著在建立幾何模型和劃分網(wǎng)格時(shí)，需要注意以下兩點(diǎn)：① 混凝土梁體和鋼筋需要分別建模（而非在梁體上切割出鋼筋線體后賦值）。

可在 ANSYS APDL 中直接運(yùn)行，模型構(gòu)建、載荷施加、求解與結(jié)果輸出均可自動完成。1.8. 案例總結(jié)鋼管混凝土拱橋作為一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力體系多樣的大跨結(jié)構(gòu)形式，其精細(xì)化有限元分析對理解結(jié)構(gòu)性能、優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)具有重要意義。本案例以合理的簡化假設(shè)、高度的建模通用性和穩(wěn)定的求解性能，提供了一個(gè)可復(fù)用、可拓展的超大跨拱橋建模示例。

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(jié)點(diǎn)（四高斯點(diǎn)）薄膜單元來表示帆、梁、板、臺架接觸層和振動臺。附加質(zhì)量由相同類型的有限元建模，以考慮旋轉(zhuǎn)慣性。平臺有四個(gè)支座，每個(gè)支座的剛度采用通過混凝土塊進(jìn)行的試驗(yàn)預(yù)估的剛度。采用雙節(jié)點(diǎn)桿式構(gòu)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(jié)。

工況介紹4000噸履帶吊一側(cè)履帶下方有一外徑2.2米的，壁厚220mm、每段5m長的企口式鋼筋混凝土管道。3. 有限元計(jì)算分析3.1 建模本校核中采用ABAQUS建模。

對于鋼筋混凝土梁三點(diǎn)彎曲模型而言，整體模型較為簡便，可直接通過ls-prepost生成混凝土梁及鋼筋（分離式或共節(jié)點(diǎn)）。 主要技術(shù)參數(shù)是通過BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID來控制鋼板的強(qiáng)制位移來使混凝土梁充分受力，同時(shí)也需要對支撐板與梁之間的接觸進(jìn)行合理設(shè)置。

ANSYS＋CivilFEM提供了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂計(jì)算功能，其中土木專用模塊CivilFEM提供的非線性混凝土計(jì)算適用于混凝土梁結(jié)構(gòu)的非線性計(jì)算（包括開裂），可以直接通過截面定義鋼筋，從而模擬鋼筋混凝土梁。

Solid65+Link單元，采用CEINTF方程耦合鋼筋與混凝土節(jié)點(diǎn)，可應(yīng)用于任何類型的鋼筋混凝土元件，包括鋼筋混凝土柱。 唯一的例外是，由于約束方程的限制，該方法不適合涉及非常大變形的問題。例如，預(yù)測非常細(xì)長的柱的非線性屈曲強(qiáng)度。非常細(xì)長的柱的撓度（在本例中為橫向撓度）在其最大強(qiáng)度下可能非常高。

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。

研究進(jìn)展通過ANSYS進(jìn)行混凝土細(xì)觀模型的構(gòu)建是進(jìn)行混凝土性能分析的有效方法，在ANSYS內(nèi)構(gòu)建混凝土細(xì)觀模型是分析的前提。現(xiàn)階段在ANSYS內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)混凝土模型構(gòu)建的主流方法是通過APDL命令流等形式，這要求研究者應(yīng)具有一定的程序設(shè)計(jì)能力。為了方便快捷的構(gòu)建出混凝土細(xì)觀幾何模型，這里提出另一種建模方案，通過AutoCAD模型導(dǎo)入的方式，實(shí)現(xiàn)無編程構(gòu)建混凝土隨機(jī)骨料。

在ANSYS Workbench內(nèi)建立隨機(jī)球體及ITZ界面層混凝土細(xì)觀模型可采用CAD隨機(jī)球體顆粒&過渡區(qū)3D插件建模后將模型導(dǎo)入。 在插件內(nèi)設(shè)置好模型參數(shù)后運(yùn)行，插件會自動完成隨機(jī)球體、界面過渡區(qū)、基體模型的建立。插件已將不同部件分圖層進(jìn)行建模，將模型整體導(dǎo)出為IGES格式文件。

組合式模型</p><p>這種模型可在一種單元內(nèi)分別考慮混凝土和鋼筋，兩種材料之間假定為無滑移粘接，變形協(xié)調(diào)一致，通過體積加權(quán)計(jì)算鋼筋混凝土材料模型的等效參數(shù)。組合式模型是對整體式模型的改進(jìn)，但同樣作為等效模型，組合式模型也無法真實(shí)反映鋼筋的編排形式等對混凝土強(qiáng)度的影響。計(jì)算結(jié)果后處理時(shí)無法查看鋼筋和混凝土的相互位置關(guān)系、配筋率以及鋼筋變形破壞情況。</p><p>2.3.

1.2 雙折線模型雙折線模型是鋼筋混凝土模擬中常用的一種簡化模型。在Abaqus中，鋼筋可以通過線單元（Wire）建模，然后將鋼筋嵌入（embed）混凝土梁中。這種方法簡潔高效，被大多數(shù)學(xué)者采納。然而，這種方法在模擬鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)滑移時(shí)可能不夠精確。1.3 三折線模型三折線模型考慮了鋼筋的屈服階段，可以更準(zhǔn)確地模擬鋼筋的滯回行為。