基于ANSYSY的水工混凝土结构分析技术.pdf

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1、西安建筑科技大学西安理工大学水工混凝土结构分析与设计技术基于ANSYS的水工混凝土结构分析技术石广斌西安建筑科技大学西安理工大学西安建筑科技大学西安理工大学水工混凝土结构分析与设计技术1概述1.1水工混凝土结构特点1.2混凝土结构分析基本原则西安建筑科技大学西安理工大学水工混凝土结构分析与设计技术1.1水工混凝土结构特点1、形状不规则2、构件尺寸比值偏小3、体积大4、孔口多5、保护层厚度大6、地下结构(如水电站混凝土蜗壳混凝土保护层厚度为100mm，泄洪闸过流面混凝土保护层厚度有的高达150mm，一般结构为5

2、0mm左右)西安建筑科技大学西安理工大学水工混凝土结构分析与设计技术水电站流道三维图坝后背管(照片）西安建筑科技大学西安理工大学水工混凝土结构分析与设计技术西安建筑科技大学西安理工大学水工混凝土结构分析与设计技术水工混凝土结构最大特点是呈非杆件体系。具有如下特点：（1）结构计算很难简化成杆件，若简化为杆件，常会引起结构内力计算过于偏大或过于偏小；（2）有些结构除体形复杂外，同时还具有大体积混凝土结构特点，因此，需要考虑温度应力；（3）有些结构的两端或底部受到老混凝土或基岩的约束，需要考虑温度变化的影响；（4）

3、有些结构较难进行原型或模型试验，因此，难以明确其破坏机理；（5）有些结构空间整体性强，不仅体形很难简化成平面应变问题，就其所受的外荷载也很难简化到二维分析平面内，若简化为平面问题分析，常会引起较大的失真；（6）有些则缺乏实际工程的破损实例，其承载能力及正常使用极限状态很难提出明显标志和计算模型。西安建筑科技大学西安理工大学水工混凝土结构分析与设计技术1.2混凝土结构分析基本原则¾应首先按照有关规范规定，确定合理的结构布置和结构构件体形。¾在所有的情况下均应对结构的整体进行分析。¾还要对结构中的重要部位、形状突

4、变部位以及内力和变形有异常变化的部分（例如较大孔洞周围、节点及其附近、支座和集中荷载附近等）更详细的局部分析。¾在进行结构的两种极限状态分析时，除要采取相应的荷载组合外，还要在模型建立、分析方法、荷载施加等方面遵循一定的原则。西安建筑科技大学西安理工大学水工混凝土结构分析与设计技术1.2混凝土结构分析基本原则-1模型建立（1）结构模型建立所采用的计算图形、几何尺寸、边界条件、作用取值与组合、材料性能计算指标、初始应力和变形状况等，应符合结构的实际工作状况，如果结构复杂，可对结构体形进行适当的简化。（2）杆件体

5、系结构宜按空间体系进行结构整体分析。（3）现浇结构和装配整体式结构的梁柱节点、柱与基础连接处等可作为刚接；梁、板与其支承构件非整体浇筑时，可根据受力状况确定为铰接或固接。西安建筑科技大学西安理工大学水工混凝土结构分析与设计技术1.2混凝土结构分析基本原则-2分析方法现有的结构分析方法可归纳为四类，线弹性、非线性、塑性理论计算方法和试验分析方法。（1）用弹性力学分析杆件内力，当杆件的轴向、剪切和扭转变形对结构内力的影响不大时，可不考虑其对结构内力的影响；当结构或杆件的变形对其内力的二阶效应影响不大时，可不考虑二

6、阶效应。若上述影响较大，则采用变形非线性分析方法。（2）杆件体系结构线弹性分析时，构件截面刚度可按均质的混凝土全截面计算，但宜考虑混凝土开裂、徐变等因素的影响予以折减；T形截面杆件的截面惯性矩宜考虑翼缘的有效宽度进行计算，也可由截面矩形部分面积的惯性矩作修正后确定；端部加腋较大的杆件，应考虑其刚度变化对结构分析的影响。西安建筑科技大学西安理工大学水工混凝土结构分析与设计技术1.2混凝土结构分析基本原则-2分析方法（3）杆件体系或非杆件体系结构进行非线性分析时，应选择可靠的材料本构关系以及混凝土的单轴应力-应变

7、关系、多轴强度和破坏准则。（4）对非杆件体系结构，用钢筋混凝土有限单元法进行非线性分析时，宜采用分离式或组合式单元模型及相应的材料本构关系。对杆件体系结构，用杆件有限单元法进行非线性分析时，可采用杆件单元及截面或构件的本构关系，也可采用钢筋混凝土有限单元法进行更详细的分析。当几何非线性效应不可忽略时，应计入它对作用效应的不利影响。（5）当用钢筋混凝土有限元单元法对结构进行分析时，裂缝控制验算时应考虑钢筋和混凝土之间的粘结滑移。在裂缝形成之前，钢筋和混凝土之间可认为完全粘结，不发生粘结滑移。裂缝形成之后，裂缝模

8、型可取为离散式或涂抹（分布）式。如需模拟钢筋与混凝土之间粘结滑移，可在钢筋与混凝土之间设置粘结单元或粘结结合面单元。西安建筑科技大学西安理工大学水工混凝土结构分析与设计技术1.2混凝土结构分析基本原则-3荷载施加西安建筑科技大学西安理工大学水工混凝土结构分析与设计技术水工结构设计三要素1、结构整体稳定。1结构布置2、使用功能。3、简捷、美观。4、便于施工。1、合理、科学。2、强度、刚度。2结构体形3