基于塊體單元法的配筋砌塊墻體數(shù)值模擬研究.pdf

1、塊體單元法是基于非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)問題提出的數(shù)值模擬方法。由砌塊,砂漿,灌芯混凝土及鋼筋組成的配筋砌塊墻體在宏觀上表現(xiàn)為非連續(xù)介質(zhì)。塊體單元法中“塊體-縫單元-塊體”的單元分布構(gòu)型,和配筋砌塊墻體“砌塊-砂漿-砌塊”的組合方式在幾何上有著相似性；再者,塊體視為剛體,其強(qiáng)度大于變形體縫單元。塊體單元法中的這一點(diǎn)力學(xué)描述,與配筋砌塊墻體中砌塊的強(qiáng)度高于砂漿層的強(qiáng)度是吻合的。鑒于此,本文應(yīng)用塊體單元法實(shí)現(xiàn)配筋砌塊墻體的數(shù)值模擬分析。 本文

2、將配筋砌塊墻體簡化為平面應(yīng)力問題來分析,在建立墻體的數(shù)值分析模型時(shí),需要考慮培體中鋼筋的作用效應(yīng)和墻體與其他構(gòu)件連接處的模擬分析。對此,本文提出了考慮鋼筋作用的塊體單元法計(jì)算模型,實(shí)現(xiàn)了在不增加整體剛度矩陣維數(shù)的情況下,將鋼筋的作用效應(yīng)按剛度疊加的方式,記入墻體的整體剛度矩陣中,并以算例驗(yàn)證了此模型計(jì)算程序的合理性和可行性。通過在墻體和構(gòu)件連接處設(shè)置過渡層,應(yīng)用有限單元和塊體單元的耦合模型實(shí)現(xiàn)了連接處的模擬。 根據(jù)已有的砌塊材料

3、和砂漿材料的試驗(yàn)分析,本文認(rèn)為這兩種材料在破壞時(shí)表現(xiàn)出明顯的脆性性質(zhì),因此應(yīng)用基于損傷力學(xué)的本構(gòu)模型來描述砌塊和砂漿的材料特性,并且提出了適用于本文的砂漿和砌塊的開裂準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)之上,應(yīng)用MATLAB語言編寫了配筋砌塊墻體的開裂模擬程序。 基于K.C.Voon對配筋砌塊墻體的試驗(yàn),本文應(yīng)用墻體的開裂模擬程序?qū)哂兴脚浣詈蜎]有水平配筋的兩塊墻體實(shí)現(xiàn)了從開始加載到構(gòu)件破壞的全過程模擬,并繪制出每步加載下的墻體裂縫圖。試驗(yàn)開裂過程