鋼筋混凝土梁的研究

劉 瑩 徐 潔

摘要:文章借助于數(shù)值模擬方法研究了鋼筋混凝土梁在集中荷載作用下的受力狀態(tài)。通過分析得到的位移、應(yīng)力圖,清晰的反映了梁受力的全過程,并與實踐吻合較好。

關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土梁;數(shù)值模擬;應(yīng)力

中圖分類號:TU7 文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1006-8937(2009)20-0139-01

隨著計算機的發(fā)展,數(shù)值模擬方法在工程領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。數(shù)值模擬可以提供結(jié)構(gòu)位移、應(yīng)力、應(yīng)變、混凝土屈服、鋼筋塑性流動等信息,這些對于研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能和改進工程結(jié)構(gòu)設(shè)計都有重要的意義。

1數(shù)值模擬的意義

對于鋼筋混凝土構(gòu)件,材料的非線性與幾何非線性同時存在,試驗方法存在一定的局限性,導(dǎo)致對鋼筋混凝土構(gòu)件的內(nèi)部受力狀態(tài)和破壞機理的研究不夠深入。混凝土是由水泥、水、砂和石子及各種摻合料硬化而成,是成分復(fù)雜、性能多樣的建筑材料。長期以來,人們用線彈性理論來分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力或內(nèi)力,而以極限狀態(tài)的設(shè)計方法確定構(gòu)件的承載能力。這種方法往往是基于大量的試驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的經(jīng)驗公式,雖然能夠反映鋼筋混凝土構(gòu)件的非彈性性能,但是在使用上存在局限性,也缺乏系統(tǒng)的理論性。隨著計算機的發(fā)展,有限元法在工程領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著計算機的普及和完善,運用數(shù)值模擬方法檢驗和代替部分試驗,具有節(jié)約成本、方便等有點。

2鋼筋混凝土梁的模擬分析

2.1模型建立

以鋼筋混凝土梁為例進行模擬分析:梁長6 m,高取為500 mm,截面寬度去為300 mm,在跨中施加集中荷載20 kN,梁左端施加可動鉸支座約束,右端施加固定鉸支座約束。具體見圖1所示。

2.2位移圖

受力前的圖形為圖2中的邊框線,梁在集中力荷載作用下的位移圖為圖2中的實體。在集中荷載的作用下,以梁跨中間的位置向下彎曲最為明顯,越到兩端位移越小,直至為零,這與假設(shè)的邊界約束條件相一致。

2.3應(yīng)力圖

從圖中可以看出,梁受力后跨中截面部分的應(yīng)力最大[2]。隨著荷載的逐步加大跨中部分的應(yīng)力變成紅色,表明此處為梁的受力薄弱環(huán)節(jié),在結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中此處都應(yīng)該加強措施以保證梁構(gòu)件的安全。

3結(jié) 語

數(shù)值模擬方法以其自身強大的優(yōu)勢,在一定程度可以起到輔助和代替部分試驗的重要作用。在今后的發(fā)展研究中,隨著數(shù)值模擬理論的不斷進步,它必將會為工程實踐提供準(zhǔn)確的理論依據(jù)。

參考文獻:

[1] 江見鯨,陸新征,葉列平.混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

[2] Tianhu He,Mingzhi Guan. Finite Element Method to aGeneralized Two-dimensional Thermo-elastic Problem with Thermal Relaxation, Proceedings of the Third InternationalConference on Mechanical Engineering and Mechanics,Vol1,Beijing,P.R.China,Oct.21-23:278-283.