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钢筋混凝土拱结构破坏过程的三维有限元分析
| 论文题名： | 钢筋混凝土拱结构破坏过程的三维有限元分析 |
| 关键词： | 钢筋混凝土拱桥;拱肋荷载;结构损伤力学;空间有限元;守恒积分;中高周疲劳寿命预测 |
| 摘要： | 采用损伤力学理论，研究钢筋混凝土拱结构在准静态加载过程中的损伤破坏过程。混凝土材料是一种拟弹脆性材料，其损伤破坏过程可近似看成是弹性损伤问题。基于弹性损伤普遍理论，取其二阶近似形式，得到一个含有三个独立参数的损伤本构模型。基于这一损伤力学模型，采用损伤力学一附加荷载一有限元法，利用高斯积分编制了相应的空间8结点有限元计算机程序，采用打靶算法，对一实桥的钢筋混凝土拱肋的破坏过程进行了数值计算，得到了每个单元在不同荷载下的损伤值以及拱在不同荷载下三个方向的位移值。 依据数值结果从三方面来分析钢筋混凝土拱的损伤破坏过程。一是对钢筋混凝土拱肋的损伤部位与损伤程度，进行了定量分析与计算；二是从垂向荷载一位移关系来研究混凝土材料损伤效应产生的结构非线性行为；三是从水平荷载一位移关系来研究混凝土材料损伤效应产生的结构非线性行为。损伤理论计算结果与试验结果吻合较好，．且在较大荷载水平下明显优于不考虑损伤效应的线弹性有限元结果。说明用损伤理论分析钢筋混凝土拱结构损伤破坏过程中的力学行为是可行的，具有工程推广应用价值。 根据弹性损伤的一般理论，建立了含缺口金属构件疲劳问题的守恒积分。证明了损伤过程中应力集中局部区域内应变能密度的近似守恒性，据此导出了预测金属构件中高周疲劳寿命的计算公式。算例表明，本文方法具有较高的精度，好于经典连续损伤理论的结果，具有工程应用价值。 |
| 作者： | 熊邵辉 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 唐雪松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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