海洋环境下混凝土结构分析的有限元法

《海洋环境下混凝土结构分析的有限元法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、厂西太学硕士学侄论文海洋环境下混直圭土结构分析的有限元法方嘶的研究工作存计算力学、结构工程、地震工程等全国陛的学术会议中都有所反映，也出版了钢筋混凝士结构非线性有限元分析方面的专著㈨⋯㈧⋯，反映了我国在这一领域的研究成果。近几年来我国在地震作用下钢筋混凝土结构的非线性有限元时程分析方面所做的工作也在圈际上产生_r一定的影响。1．4海洋环境下混凝土国内外的研究进展早在1824年英国人J．阿普斯丁取得波特兰水泥专利之时，混凝十r就已经应用于灯塔，码头等海边的建筑，到20世纪初，混凝土就己被广泛应用于海洋环境下(1904—1908年水

2、泥砂浆立方块置于法国南部拉鲁赫尔的海水中，1905年18块混凝土块部分浸没】二洛杉矶的海水中，1912年建造的旧金山渡口建筑物的混凝土结构等等)，从那时起，人类就开始了对海洋环境下混凝土的应用和研究。在19世纪40年代，为了探索在那些年代建成的码头被海水毁坏的原因，卓越的泣国工程师Buka对水硬性石灰以及用石灰和火山灰制成的砂浆性能进行了研究，并著有《水硬性组分遭受海水腐蚀的化学原因及其防护方法的研究》一书，这是研究海水对水硬性胶凝材料制成的混凝土腐蚀破坏的第一部科研著作。美国的P．K．Metha先生率先对海洋环境下混凝士内部的

3、化学反应和腐蚀位置与程度作了研究；加拿大的Aitcir1分析了海洋环境下高性能混凝土在材料腐蚀方面的一些研究，并认为组分的损失是导致混凝土耐久性能下降的原因之一。由于地理位置的原因，日本科学家对海洋环境下混凝土的力学性能也做了大量的工作，在日本混凝土学界中，有一种普遍的观点认为高性能混凝土应是高流动性混凝土。HajimeOkamura和MasahiFOOuchi刑高性能免振混凝土的发展、原理及应用进行了研究，提到了高性能免混凝土在海水环境中相对于普通混凝土具有一定的优越性。新中国成立以后，我国也有部分科学家投身于海工钢筋混凝土领

4、域的研究；1992年，吴中伟院二}编著了《高性能混凝土》一书，将高性能混凝土这一概念引入中国，随后，清华大学的冯乃谦教授对高性能混凝土的水泥、骨料、减水剂及掺合料等组成的要求进行了详细阐述，并对高性能混凝土的强度与断裂、耐久性及微观结构进行了研究，还介绍了高性能混凝土的配合比设订‘方法。随着高性能混凝土在国内的逐渐应用，更多的学者对高性能混凝土的力学性能进行了广泛的研究，如重庆交通学院河海工程系的成厚昌在1999年对高性能混凝土的抗压强度、弹性模量以及泊松比进行了测定；王健等在2002年通过实验表明高性能混凝士的抗渗性，抗氯离子

5、，抗硫酸盐等方面的优良性能。天津大学土木系的张玉敏和王铁成，上海市建筑科学研究院的贺鸿珠、刘军等对海洋环境下高性能混凝土的包括强度、耐久性和尺寸稳定性等方面的力学性能进行了实验分析，并将其力学性能与普通混凝土进行了比较“⋯。针对目前国内外对海洋环境下高性能混凝土材料腐蚀和力学性能这些方面的研究，可以看出国内外的研究学者已经对高性能混凝土的力学性能有了较多的了解，并对海洋环境下高性能混凝土的力学性能的研究进行了一定的科研工作，但要将材料腐蚀与力学性能之间联系起来，从环境科学、材料科学、力学、结构科学等学科的方面综合考虑环境、材料对

6、于土木结构的力学性质的影响，是目前国内外研究的一个较新的领域。1．5本文的结构和主要研究内容本文结构主要由以下五章组成：～—￡苎苎兰翌主兰竺丝兰：查!堡些!垦篓圭竺塑坌塑竺塑!!垄查第一章：简要介绍钢筋混凝土有限元理论的特点和发展概况及其在海洋环境下的国内外研究进展。第二章：概述了钢筋和混凝土的本构关系及其二者之间的联结关系。第三章：介绍钢筋混凝土有限元分析中常用的几种模型，并且详细介绍了本文所用分离式模型中几种单元刚度矩阵的推导过程。第四章：着重介绍作者用FORTRAN90所编钢筋混凝土有限元线性分析程序的思想．并辅以算例验证

7、其正确性。第五章：着重介绍了海洋环境下钢筋混凝十的力学性能以及腐蚀后的刚度和承载能力，并加以算例进行分析。本文主要研究内容是：按平面问题和线弹性理论的有限元方法分析海洋环境下腐蚀钢筋混凝上构件在一定倚载情况下的应力和位移。钊‘对钢筋混凝土结构的特点，在钢筋和混凝土之间附加了一种治钢筋径向和切向都有一定刚度的粘结弹簧，从而加以分析粘结应力的变化情况。并且利用有限元模型模拟不同腐蚀程度的混凝土粱的承载能力。通过对海洋环境下混凝土粱承载能力的研究，可以正确把握混凝土结构在海洋环境腐蚀作用下的时变性能。虽然线弹性理论分析混凝土和钢筋的应

8、力与混凝土的实际应力应变相差较大(混凝土常常是带裂缝工作的)，但是由于线弹性理论简单，程序编制容易，应用方便，所以至今仍有相当广泛的应用。4厂西是学硕士学位淹五辱洋坏境下混凝土结构分析的有限无法2．1概述第二章钢筋混凝土结构的本构关系钢筋混凝上结构材料的本构关系