弹塑性分析方法在混凝土结构设计中的应用

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：弹塑性分析方法是以钢筋混凝土的实际力学性能为依据，引入相应的非线性本构关系，可准确地分析结构受力全过程中的荷载效应，详尽地描述结构受力破坏各个阶段的内力、变形和裂缝发展，适用于任意形式及受力复杂的结构分析。但由于这种分析方法比较复杂，计算工作量大，且各种非线性本构关系尚不够完善和统一，故其应用范围仍然有限，主要应用于重大结构工程如核电站等的结构分析和地震作用下的结构分析。

弹塑性分析方法是以钢筋混凝土的实际力学性能为依据，引入相应的非线性本构关系，可准确地分析结构受力全过程中的荷载效应，详尽地描述结构受力破坏各个阶段的内力、变形和裂缝发展，适用于任意形式及受力复杂的结构分析。特别重要的或受力状况特殊的大型杆系结构和二维、三维结构，必要时尚应对结构的整体或是某个部分进行受力的非线性分析。这是目前一种较为先进的结构分析方法，已在国内外一些重要结构的设计中采用。但由于这种分析方法比较复杂，计算工作量大，且各种非线性本构关系尚不够完善和统一，故其应用范围仍然有限，主要应用于重大结构工程如核电站等的结构分析和地震作用下的结构分析。

结构的弹塑性分析方法应根据结构的类型和形状、计算精度高等特点，选择合理的计算方法。应根据具体情况采用不同的离散尺度，确定相应的本构关系。如钢筋混凝土杆系结构，以梁、柱等杆系构件作为离散单元，根据材料的应力-应变关系来建立杆件截面的弯矩-曲率关系和杆件的内力-变形关系，采用杆系有限元方法求解；对钢筋混凝土二维和三维结构，将结构离散化为多个计算单元，根据杆件材料的应力-应变关系来建立不同形状有限单元的本构关系，采用平面问题和空间问题有限元方法求解。结构的非线性分析均须编制电算程序，利用计算机来完成大量繁琐的数值运算并求解。

在进行结构的弹塑性分析时，结构形状、尺寸和边界条件，以及材料性能和配筋等应预先设定；材料的性能指标宜取平均值或实测值；材料的、截面的、构件的或各种计算单元的非线性本构关系宜通过试验测定，也可采用经过验证的数学模型，其参数值应经过标定或有可靠依据。《混凝土结构设计规范》附录C中给出了混凝土的单轴应力-应变关系、多轴强度和破坏准则，可供计算时采用；必要时还应考虑结构的几何非线性对作用效应的不利影响。

弹塑性分析方法在混凝土结构设计中的应用

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