浅谈混凝土的计算原理方法的现状及发展趋势

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1、浅谈混凝土的计算原理方法的现状及发展趋势扌商要：钢筋混凝上结构是目前上木工程中应用最为广泛的结构形式。钢筋混凝土是曲两种性质不同的材料一混凝土与钢筋组合而成，其性质复朵，材料非线性与几何非线性常同时存在，用传统的解析方法來分析与描述则非常困难。本文阐述了混凝土的发展简况，总结了国内外学者对混凝土结构结构和构件的计算理论的研究，并提出我国混凝土结构计算理论的发展趋势。关键词：混凝土，有限元法，极限分析法，收缩与徐变理论，可靠度理论，概念设计一、混凝土结构的发展简况从现代人类的工程建设史上來看，相对于砌体结构、木结构和钢结构而言，混凝土

2、结构是一种新兴的结构，它是随着水泥和钢铁工业的发展而发展起来的，它的应用也不过一百多年的历史。1824年英国约瑟夫•阿斯匹丁(JosephAspdin)发明了波特兰水泥并取得了专利。1850年，法国蓝波特(L-Lambot)制成了铁丝网水泥砂浆的小船。1861年，法国的约瑟夫•莫尼埃(JosephMonier)获得了制造钢筋混凝土板、管道和拱桥等的专利。水泥混凝土得到了广泛的应用。1866年美国T程师杰克逊(P.H.Jackson)及1888年徳国的道克林(C.E.W.Dochring)首先把预应力用于混凝土结构，但这些最初的运用并

3、不成功，低值的预应力很快在混凝上徐变和收缩后而丧失。混凝土结构发展可大致划分为四个阶段。从1850〜1920年为第一阶段。这段时期混凝土结构所用的混凝土强度和钢筋强度都很低，只能用作小型钢筋混凝土梁、板、柱、拱和基础等构件。钢筋混凝土木身计算理论尚未建立，按弹性理论进行计算。从1920〜1950年为第二阶段。这一时期已建成各种空间结构，预应力混凝土技术进入实用阶段，归功于法国工程师弗莱西奈(E.Freyssinet),他在对混凝十.和钢材性能进彳亍人量研究和总结的基础上，于1928年指出了预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝十，此

4、论断是预应力混凝十.在理论上的关键性突破。1938年德国的霍友（E.Hoyei*）研究成功了不靠专用锚具传力的先张法预应力T艺，为预应力混凝土构件工厂化生产提供了简单可靠的方法:1939年E.Freyssinet创制的锥型锚具及双作用千斤顶，1940年比利时的麦尼尔（GMagnel）研制的麦式锲型锚具，为后张预应力混凝土提供了切实可行的生产工艺，为预应力技术在更大范围发展作出了贡献。同时混凝土结构计算开始按破损阶段进行构件截面设计。从1950-1980年为第三阶段。1966年日木首先应用高强混凝土，开始生产预应力混凝土桩柱。由于材料

5、的强度的提高，混凝土单层房屋和桥梁结构的跨度不断增人，混凝土结构高层建筑的高度也越来越高，混凝土的应用范围进一步扩人。各种现代化丿施工方法普遍采用，同时广发采用预制构件，结构构件设计已过渡到按极限状态的设计方法。从1980年起，混凝土结构的发展进入到第四阶段，随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高的要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代土木T程的标志。在19

6、世纪末20世纪初，我国也开始有了钢筋混凝土建筑物，我国20世纪70年代起，在一般民用建设中已较广泛地采用肚型化、标准化的装配式钢筋混凝土构件，改革开放后，混凝土高层建筑在我国也有了较大的发展。高层建筑的发展加快了步伐，结构体系更为多样化，层数增多，高度加大，己逐步在世界上占据领先地位。二、混凝土的计算理论1、钢筋混凝土结构的有限元分析方法钢筋混凝土结构是H前土木工程屮应用最为广泛的结构形式。钢筋混凝土是由两种性质不同的材料一混凝十•与钢筋组合而成，其性质复朵，材料非线性与几何非线性常同时存在，用传统的解析方法来分析与描述则非常困难。

7、然而近儿十年来随着电子计算机技术的飞速发展与非线性有限元理论的日臻完善，有限元作为一个强有力的数值分析工具，在钢筋混凝土菲线性分析屮显示出越来越强大的实用性、可行性与方便性。1」钢筋混凝土材料本构关系混凝土木构关系的模型对钢筋混凝土结构的非线性分析有重人影响。混凝土的本构就是表示在各种外荷载作用下的混凝上应力应变的响应关系。在建立混凝上的本构关系时一般都是基于现有的连续介质力学的本构理论，再结合混凝土的力学特性，确定甚至调整本构关系小各种所需的材料参数。在混凝土的本构关系上，各国学者提出了各种各样的模型，如线弹性理论、非线性弹性理论

8、、弹塑性理论、内时理论粘弹性和粘塑性理论等，但彼此之间的差异较大。1.2钢筋混凝上结构的非线性有限元理论有限元方法分析钢筋混凝土的原理可以概述如下：(1)把钢筋混凝土结构中的钢筋和混凝土分别离散成有限单元；在上述研究中混凝土和主钢筋离