ANSYS钢筋混凝土分析方法小结

这其实都是老技术了,不过最近有同学在探讨,便在这里顺道也留个记号,没准对后来人有点价值。

对于普通钢筋,用solid65单元,设置实常数,定义出普通钢筋在截面内的配筋率(注意这里是体积比率)即可。至于预应力钢筋,则一般需要单独考虑。预应力的施加,总体而言分为等效荷载法和实体力筋法。对于等效荷载,这种方法比较传统,而且精度比较低,不适合做局部分析。实体力筋的创建,又有多种方案可供选择。常用的有实体切分法和独立建模法。对于前者,可通过创建的平面或者工作平面,对混凝土实体进行切割。切割之后,就会形成多个小实体公用边界线的情况,而我们就是对这些线赋予其钢筋的材料属性,就可以很好地模拟预应力钢筋的行为了。更精准的方法,则是独立建模法,即直接创建钢筋线,为了让钢筋和混凝土能共同工作,再在二者之间建立联系就OK。一些人经常使用耦合,令钢筋与混凝土之间没有相对滑移,但这样做的话为什么不用切分的方法呢?独立建模最大的优点,就是可通过设定约束方程、或者施加接触单元,模拟钢筋和混凝土之间的相对运动,当然这样的计算代价高了许多。至于施加预应力的方法,有降温法和初应变法,二者操作方式不同,但本质一样。都是通过预先给钢筋一个应变,从而变相地施加预应力。

以上云云,甚为简略,是因为关于这方面的教程资料,网上已经很多,重点谈一下我的看法吧:

1、倾向于使用体分割法建立钢筋模型,并用降温法实现预应力的施加,这样的操作相对简便,而且精度也可满足需要。除非是体外预应力筋,否则用初应变法实现预应力筋各处应力不等,需要修改每个单元的实常数,比较麻烦的。

2、曲线预应力筋,可用曲面切出线型,再用工作平面切出(横向)钢筋的位置,非常方便。

3、三向预应力就比较麻烦了,尤其是钢筋很多的那种情况。后进行的切割操作会影响先前已经生成的钢筋模型,而且体被多次切割成若干小块,对其拓扑结构也可能会有影响。所以这种情况下,要么使用多种建模方法(实在不行就把等效荷载也用上~),要么就通过vgen的移动功能,将先切好的实体移走,完成后面的操作后再将其移回来。需要耐心,否则容易崩溃……

4、施加上预应力之后,应力和预期的不一样?的确会出现这种情况。实际结构中,梁两端施加预应力后,反拱马上就出现了,而此时的预应力已经比开始施加的时候有了一定的损失。而计算模型是将预应力施加在“没出现反拱”的结构上的,与实际受力稍有不同。有人提出用生死单元的方法做,不过用试算调整预加力的数值应该就完全可以了。

5、特别复杂的钢筋线型,可用apdl给个函数从而生成(不过不清楚实际工程中,民工会不会按照函数的轨迹铺设钢筋),或者用其他程序,比如MATLAB生成,并导入到ANSYS中处理,这方面有专门的论文讨论。

大概就这么多了吧,这是我近些天用时最少的一篇post,很好,以后就这么干了,多多提高在网络中的办事效率,现实生活中还有更多的事情要去做呢。

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