FRP_混凝土界面粘结性能有限元方法研究_俞裕果

隔水导管与土壤胶结强度试验分析研究

文章编号:1000-7393(2008)02-0036-02 隔水导管与土壤胶结强度试验分析研究 3 翟慧颖1 　杨　进1 　周建良2 　刘书杰2 　杨立平3 　蔡战胜 3 (1.中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京　102249; 2.中国海洋石油研究中心,北京　100027; 3.中国海洋石油基地集团公司,天津　300452) 摘要:为研究隔水导管与水泥浆、水泥浆与海底土之间作用机理,在天津塘沽渤海湾海滨地区做了系列模拟试验,根据试验结果分析了隔水导管与水泥浆固结力随时间的变化规律以及水泥浆与海底土层固结强度随时间的变化规律。在海上隔水导管钻入法施工中,隔水导管的入泥深度确定与海底土性质及水泥浆固结质量有很大关系。隔水导管钻入法施工一般使用海水钻进,钻完固井后隔水导管外面与水泥浆直接接触,而水泥浆又与海底土层直接接触。通过模拟试验结果得出,水泥环强度突变点是发生在注入水泥浆后的48h 的时间段。该研究成果能够为海上隔水导管钻入法固井作业施工和钻井隔水导管入泥深度的确定提供科学依据。 关键词:钻入法;隔水导管;水泥环;胶结强度中图分类号:TE256.1 文献标识码:A Ana lysis and research of cem en ti n g strength tests between wa ter isol a ti on tube and so il ZHA I Huiying 1 ,Y ANG Jin 1 ,ZHOU Jianliang 2 ,L I U Shujie 2 ,Y ANG L iping 3 ,CA I Zhansheng 3 (1.MO E Key Laboratory of Petroleum Engineering,China U niversity of Petroleum ,B eijing 102249,China; 2.China N ational O ffshore O il Co m pany R esearch Center ,B eijing 100083,China; https://www.wendangku.net/doc/2812359493.html,OOC,Tanggu 300452,China ) Abstract :I n order t o study the acti on mechanis m of water is olati on tube and cement slurry,ce ment slurry and sub marine s oil,se 2 ries si m ulati on tests are done in Bohai Bay beachside in Tanggu of Tianjin .According t o test results,the rule varying with ti m e of the force fixing the l oope bet w een water is olati on tube and ce ment slurry and the cons olidating strength bet w een ce ment slurry and subma 2rine s oil layer as well .I n constructi on of offshore riser burr owing int o method,the driving dep th deter m inati on of riser is greatly related with sub marine s oil p r operties and ce ment slurry cons olidati on quality .R iser drilling constructi on usually drills with sea water,after ce 2menting the outside of riser has direct contact with ce ment slurry,while ce ment slurry has direct contact with sub marine s oil layer .It concludes that catastr ophe point of cement ring strength occurs in 48h ti m e seg ment after ce ment slurry drilling in by si m ulati on test .The research result can p r ovide scientific basis for offshore ce menting operati on constructi on of riser drilling and driving dep th deter m i 2nati on of drilling riser . Key words :burr owing int o method;water is olati on tube;ce ment ring;ce menting strength 隔水导管钻入法一般使用海水钻进,钻达设计深度后下入隔水导管并固井,这时隔水导管外面与水泥浆直接接触。为了摸清隔水导管与水泥浆固结作用规律,现场钻井过程中无法开展这些试验,就需要在陆地上开展模拟试验,通过试验研究隔水导管与水泥浆之间的作用规律,建立隔水导管与水泥浆固结力随时间的变化规律,为海上钻入法下隔水导 管施工提供科学依据。 1　试验准备 1.1　模型建立 1961年Bearden 和Lavne 就建立了一套简单的 实验装置[1] ,以确定水泥与管子之间的剪切胶结强度,如图1(a )所示。胶结强度是指水泥浆在环空中 第30卷第2期 石油钻采工艺 Vol .30No .2　2008年4月 O I L DR I L L I N G &PRODUCTI O N TECHNOLOGY Ap r .2008　 3基金项目:中国海洋石油总公司科技攻关项目“钻入工况下隔水管下入深度的确定研究” (编号:Z2006S LTJ -0135)部分内容。 作者简介:翟慧颖,1982年生。2005年毕业于中国石油大学(北京)土木工程专业,现在石油与天然气工程学院就读岩土工程硕士,主要 从事海洋石油工程方面的科研工作。

浅淡钢筋混凝土结构的非线性有限元

价值工程 0引言 钢筋混凝土结构是目前使用最为广泛的一种结构形式。钢筋混凝土是由两种性质不同的材料组合而成的，材料性能非常复杂，特别是在其非线性阶段，混凝土和钢筋本身的各种非线性特性，都不 同程度地在这种组合材料中反映出来。 传统的分析和设计方法往往采用线弹性理论来分析其内力。随着有限元理论和计算机技术的进步，钢筋混凝土非线性有限元分析方法也得以迅速的发展并发挥出巨大的作用。 1钢筋混凝土有限元分析原理钢筋混凝土有限元分析，主要是研究钢筋混凝土结构的基本性能、设计方法和构造措施。结合钢筋混凝土的力学特性，采用有限元分析的一般原理，是有限元分析和钢筋混凝土力学特性两者的结合。 Ngo 和Scordelis 在早期进行的研究中， 把有限元方法用于钢筋混凝土结构分析，它包含了钢筋混凝土有限元分析的基本原理。可以具体阐述为如下几点： 1.1确定各单元的单元刚度矩阵， 它与一般的有限元方法基本相同，并组合成结构的整体刚度矩阵。随着荷载和作用的不断增加，可以得到钢筋混凝土结构自开始受荷到破坏的整个过程的位移、应变、应力、裂缝的形成和发展、钢筋和混凝土结合面的粘结滑移、钢筋的屈服和强化以及混凝土压碎破坏等大量有用的数据，为研究结构的性能和合理的设计方法提供可靠的依据。根据结构所受的荷载和约束，解出节点的未知位移，进而求出单元的应力。 1.2确定适用于各类单元的本构关系， 这种关系可以是线性的，也可以是非线性的。即应力应变关系，或结点力位移关系。 1.3通过设置联结单元， 模拟裂缝两侧的混凝土之间的咬合作用，以及钢筋和混凝土之间的粘结滑移关系。 1.4把钢筋混凝土结构分割成有限个小的结构单元。这些单元可以是钢筋和混凝土的组合单元或分离式单元。 2钢筋混凝土的非线性有限元分析 2.1混凝土的破坏准则混凝土的破坏准则就是描述混凝土破坏时其应力状态或应变状态满足的条件。 根据混凝土破坏准则的函数f （ξ，r ，θ，k 1，k 2，k 3，……，k n ）=0中包含参数的个数，破坏准则可以分为单参数破坏准则、两参数破坏准则等等。单参数破坏准则有最大拉应力准则、最大剪应力准则及八面体剪应力准则。两参数破坏准则有Mohr -Coulomb 准则和 Drucker-prager 准则。 单参数和双参数都是早期提出的破坏准则。单参数或双参数的破坏准则不能全面反映混凝土的破坏特性。多参数破坏准则是适用性更广泛的破坏准则。它克服了单参数和双参数的一些不足，一些多参数破坏准则已能较好地描述混凝土的破坏特性。其中比较有代表性的二维的破坏准则有Kupfer-Gerstle 准则、 Hsieh-Ting-Chen 准则、李～过准则等。三维破坏准则有：Ottosen 准 则、Willam-Warnke 准则、 过－王、江－周准则等。2.2混凝土的本构模型混凝土的本构关系就是指混凝土的应力状态和应变状态的关系。目前，混凝土的本构模型主要类型有：以弹性模型为基础的线弹性和非线弹性的本构关系；以经典塑性理论 为基础的理想弹塑性和弹塑性硬化本构模型；采用断裂理论和塑性 理论组合的塑性断裂理论,并考虑用应变空间建立的本构模型；以粘性材料本构关系发展起来的内时程理论描述的混凝土本构模型；用损伤理论和弹塑性损伤断裂混合建立的本构模型等。 线弹性模型是工程上一般材料所采用的关系模型，线弹性类本构模型也是最简单、最基本的材料本构模型。材料变形在加载和卸载时都沿同一直线变化，完全卸载后无残余变形。因而，应力和应变有确定的一一对应的关系。直线的斜率为材料的弹性模量。如果混 凝土在单向受拉、 单向受压或多轴应力作用下，其应力-应变之间关系为曲线而非直线时，从原则线弹性模性已不适用。但在一些特定的情况下仍可使用线弹性模型，这样作的好处就是给分析带来方便、 快捷。非线性本构模型是能够比较正确模拟混凝土材料性质的本构模型，主要有非线性弹性本构模型和弹塑性本构模型。如Kupfer-Gerstle 的各项同性的全量模型、Darwin 正交异性增量模型和Ottosen 模型等。非线性弹性本构的优点是能反映混凝土受力变形的主要特点；计算公式和参数值都来自试验数据的回归分析，在单调比例加载的情况下有很高的计算精度；模型的表达式简明、直 观，易于理解和应用。因而， 这种模型在工程中应用最广。但它也有的缺点：不能反映卸载和加载的区别，卸载后没有残余变形等，故不能应用于加、卸载循环和非比例加载等情况。 2.3钢筋与混凝土之间的关系模型钢筋混凝土中钢筋和混凝土之间存在粘结力、骨料咬合力和销栓作用等，如何正确模拟钢筋和混凝土之间的相互作用，关系到有限元分析结果能否正确反映结构真实受力状态的关键。 钢筋与混凝土界面的有限元分析模型，根据是否考虑钢筋与混凝土之间的粘结滑移及销栓作用，以及用什么方式模拟这种作用，有两种基本不同的联结模型，一种是钢筋和混凝土之间位移完全协调的联结模式，另一种是两者之间位移不协调的连接模型，即采用粘结单元的联结模型。位移完全协调的联结模式，又分为分离式、埋置式和组合式三种模型。这些模式都认为钢筋和混凝土之间即无相对滑移，也无相对错动，不需要粘结滑移及销栓作用的模拟。粘结单元的联结模采用在钢筋单元和混凝土单元之间，设置粘结单元模拟两者之间的粘结力及销栓作用。在混凝土与钢筋之间的粘结模拟方面，人们提出了各种不相同的粘结单元的模型，比如无厚度四节点或六节点粘结单元、双弹簧粘结单元、、斜弹簧单元粘和结斜杆单元等。而关于粘结～滑移关系方面，在分析初期采用的是线性关系，随后发展为非线性关系，提出多种τ～S 曲线的表达式。因为存在的影响因素比较多，而且问题相对复杂，所以目前尚且还没有相对完善的计算模式。 2.4裂缝的模拟混凝土受拉开裂后形成裂缝，在钢筋混凝土的有限单元法中，裂缝的模型很多，一般比较常用的是单元边界的的单独裂缝和单元内部的弥散裂缝以及断裂力学模型这三种模型。第一种方法把裂缝处理为单元边界，一旦出现新的裂缝就增加新的节点，重新划分单元，使裂缝总是处于单元和单元之间的边界。这种方法的缺点是计算工作繁琐，费机时。第二种方法使得在计算过程中裂缝自动形成和发展，即不必增加结点也不用重新划分单元，所以由计算机自动进行处理比较容易，因而得到了较为广泛的应用。 —————————————————————— —作者简介：范治华（1980-），男，河南永城人，助理工程师，研究方向为城建。 浅淡钢筋混凝土结构的非线性有限元分析 Nonlinear Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Structure 范治华Fan Zhihua ；史玉侠Shi Yuxia （神火集团有限公司，永城476600） （Shenhuo Group Company ，Yongcheng 476600，China ）摘要：随着有限元理论和计算机技术的进步，钢筋混凝土非线性有限元分析方法必定会在理论实践和工程实施中得到更大程度的发展，发 挥更加强大的作用。 Abstract:With the progress of finite element theory and computer technology,nonlinear finite element analysis of reinforced concrete must be implemented in the theory and engineering practice and get the greater degree of development,and play a more powerful role. 关键词：钢筋混凝土结构；有限元；分析Key words:reinforced concrete structures ；finite element ；analysis 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）05-0086-02 ·86·

泥饼厚度对固井二界面胶结强度的影响

第２６卷第１期２００９年１月 钻井液与完井液 ＤＲＩＬＬＩＮＧＦＬＵＩＤ＆ＣｏＭＰＩ，ＥＴＩ（）ＮＦＩ。ＵＩＤ Ｖ０１．２６Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２００９ 文章编号：１００卜５６２０（２００９）０１—００４２—０２ 泥饼厚度对固井二界面胶结强度的影响 杨宝林顾军郑涛秦文政陈雪峰 （中国地质大学（武汉）资源学院，武汉） 摘要泥饼夹在水泥浆和地层之间，其质量会直接关系到固井二界面的胶结质量。用现场钻井液在自制的仿制井筒上形成不同厚度的泥饼，然后注入水泥浆养护一定时问。通过测出不同样品的二界面抗压强度，计算出二界面胶结强度。实验结果表明，随着泥饼的增厚，二界面胶结强度显著降低，根据拟合趋势线得出二界面胶结强度与泥饼厚度呈指数关系，当泥饼厚度达到５ＩＴＩｒｌｌ时，固井二界面胶结强度将降为零。分析其根本原因在于，泥饼的内部结构并不是均一的，而是连续变化的，越靠近地层，泥饼越致密，泥饼的强度越大。与地层的胶结也越好，但是越靠近水泥浆，泥饼越疏松，孔隙度和渗透率越大，其强度越弱，二界面的胶结强度也就越小。 关键词水泥浆；泥饼；胶结强度；固井质量 中图分类号：ＴＥ２５６．９文献标识码：Ａ 固井后。泥饼夹在水泥浆和地层之间，其质量直接关系到固井－界面的胶结质量ＬｌＪ。周凤【ｆＩ等人对泥饼厚度、强度、弹性和塑性的影响囚素进行了较深入的研究心。４Ｊ，并建立了泥饼结构的物理和数学模型Ｋ，焦棣对低渗地层动态泥饼的形成进行了研究［６］，千西安等人对泥饼流变模捌进行ｒ研究［７］，雷宗明提出了泥饼参数的计算方法［８１等，但是未见泥饼厚度对固井二界而胶结强度的影响的相关报道。探索泥饼厚度对固井二界面的影响将对提高油井产能具有一定的指导意义，也有利了解决中国低渗透油田压裂时的隔层窜流问题。 １室内实验 １．１实验材料 由精砂、Ａ级油井水泥（葛洲坝水泥厂乍产）、自来水做成的仿地井筒；胜利油田钻井完井液；固井液：Ｇ级油井水泥（葛洲坝水泥厂生产）十０．３％分散剂＋１ｏｚｏ降失水剂＋自来水。 １．２实验方法 １．２．１仿地井筒的制备 将相关材料按一定配比混合搅拌均匀后注入仿地井筒制备模具中，在一定的外力作用下压实形成未改性的人造岩心。在实验室存放１ｄ，待其晾十且具有一定的强度和硬度后，摘占模具，用玻璃棒清除井壁岩屑，模拟井壁。 １．２．２不同厚度泥饼的形成 在仿地井筒一侧涂上黄油，再用适当大小的橡胶片将其黏实密封，防止钻井液从橡胶片与岩心的缝隙中漏失，从而更好地形成泥饼。然后再向井筒中灌注钻井液，放置一段时Ｉ．ⅡＪ，让其自然渗透滤失形成较厚的泥饼，待泥饼形成且能稳定同着在井壁以后，取下橡胶片，使用玻璃棒均匀刮抹。刮出０、０．５、１．０、１．５、２．０ｒｕｆｆｌ等不同厚度的泥饼各３个。１．２．３二界面的封固与模拟养护 再次用橡胶片黏实密封岩心的同一侧（一定要密封严实），然后往井筒中注入清水，浸泡２ｍｉｎ，相当于前置液的冲洗作用；再灌注水泥浆，注满，用细铁丝在井筒巾央朝同一个方向小心匀速搅拌一段时间，以清除水泥浆中的气泡，达到更好的固井效果，相当于振动固井，不过只适合在筒中心搅拌，防止破坏已形成的泥饼；最后将岩心样品放入恒温水浴养护箱中养护２周。 １．２．４胶结强度测试 养护结束后，取出岩心样品（见图１），待其冷却 基金项目：国家自然科学基金项目（５０７７４０７１）；国家高技术研究发展计划（８６３）项目（２００７ＡＡ０６２２０５）；湖北省自然科学基金项目（２００７ＡＢＡ０９６）。 第一作者简介：杨宝林，１９８６年生，主要从事固井方面的研究工作。地址：湖北省武汉市中国地质大学资源学院石油与天然气工程系０５级１班；邮政编码４３００７４；Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｂａｏｌｉｎ．１２３＠１６３．ｔｏｍ。 万方数据

混凝土界面剂施工工艺

混凝土界面剂施工工艺 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

混凝土界面剂 一、简介： 混凝土界面粘结剂主要用于处理混凝土、加气混凝土、灰砂砖及粉煤砖等表面，解决由于这些表面吸水特性或光滑引起界面不易粘结，抹灰层空鼓、开裂、剥落等问题。可以增强新旧混凝土这间以及混凝土与抹灰砂浆的粘结力。可以到代传统混凝土表面的凿毛工序，改善加气混凝土表面抹灰工艺，从而提高工程质量，加快施工进度，降低劳动强度，是现代不可缺少的配套材料。 二、产品性能： 三、使用方法： 1、清理基层：用钢丝刷清除混凝土表面涂灰、疏松与油污等，再用软刷清扫干净， 2、准备界面粘结料： a、将一份普通硅酸盐水泥（425*或525*）与一份建筑中砂（体积比）混合。

b、将上述干混料加入界面粘结剂液体中搅拌均匀。界面粘结剂：干混料=1：2（重量比）。搅匀成浆料状备用。 3、施工： a、用刷子或扫帚蘸取界面粘结料，均匀涂刷于混凝土表面，也可用砂浆喷枪喷涂，以覆盖基层为准。 b、待涂层初步干燥（不蘸手、不影响抹灰）即可进行下一工序作业。 c、施工形成1-4mm凹凸状砂浆涂层，不得有脱落和空鼓。操作环境温度应在5摄氏度以上。 d、夏天施工，可先在表面喷洒一遍清水，再刷粘结剂。 e、搅拌料浆时不得随意加水稀释。

混凝土界面剂 爱迪牌AD-1002混凝土界面剂是由自交联高分子聚合物乳液辅以适量助剂精制而成。拌入水泥、砂后所形成的聚合物砂浆既具有聚合物粘结力强、抗拉、抗弯强度高、抗渗性、抗冻融性及抗腐蚀性好等性能，又具有水泥能在潮湿环境中硬化和收缩小等特点。涂抹于混凝土表面后能形成与混凝土有较大粘附力并具有一定韧性的高强硬化体。采用本产品，可使混凝土与粉刷层结合牢固，抗热震性能和耐久性大为提高，粉刷前不需浇水，减轻施工难度，提高工程质量。 用途 1、新旧混凝土连接：用于施工缝、梁柱加固、旧基础改造等新旧混凝土连接、压剪强度提高3倍； 2、光滑基层抹灰：取代光滑混凝土表面的碱洗除油、人工凿毛等工序、可提高粘接力10倍以上，并可在旧面砖上粘贴新面砖； 3、混凝土修补及表面保护：可用于混凝土和钢筋的表面保护，防止劣化和腐蚀； 4、油污、起砂基层处理：有起砂或少量油污的基层可直接进行涂敷、抹灰处理。 产品特点 1、本品物理力学性能好，与多种材料粘结力强； 2、与粉状界面剂相比，施工时操作简便，便于控制和检验施工质量； 3、抗渗性能优良； 4、抗冻融性能优良；

有限元分析在钢筋混凝土结构中的应用

论文题目：钢筋混凝土有限元分析技术在结构工程中的应用 学生姓名：刘畅 学号：2014105110 学院：建筑与工程学院 2015年06月30日

有限元分析在钢筋混凝土结构中的应用【摘要】在国内外的土木工程中，钢筋混凝土结构因具有普遍性、可靠性良好、操作简单等优点，而得到了广泛的应用。钢筋混凝土结构是钢筋与混凝土两种性质截然不同的材料组合而成，由于其组合材料的性质较为复杂，同时存在非线性与几何线形的特征，应用传统的解析方法进行材料的分析与描述在受力复杂、外形复杂等情况下较为困难，往往不能得到准确的数据，给工程安全带来隐患。而有限元分析方法则充分利用现代电子计算机技术，借助有限元模型有效解决了各种实际问题。 【关键词】有限元分析；钢筋混凝土结构；应用 随着计算机在工程设计领域中的广泛应用，以及非线性有限元理论研究的不断深入，有限元作为一个具有较强能力的专业数据分析工具，在钢筋混凝土结构中得到了广泛的应用。在现代建筑钢筋混凝土结构的分析中，有限元分析方法展现了较强的可行性、实用性与精确性。例如：在计算机上应用有限元分析法，对形状复杂、柱网复杂的基础筏板，转换厚板，体型复杂高层建筑侧向构件、楼盖，钢-混凝土组合构件等进行应力，应变分析，使设计人员更准确的掌握构件各部分内力与变形，进而进行设计，有效解决传统分析方法的不足，满足当前建筑体型日益复杂，工程材料多样化的实际情况。但是在有限元分析方法的应用中，必须结合钢筋混凝土结构工程的实际情况，选取作为合理的有限元模型，才能保证模拟与分析结果的真实性、精确性与可靠性。 在钢筋混凝土结构工程中，非线性有限元分析的基本理论可以概括为：1）通过分离钢筋混凝土结构中的钢筋、混凝土，使其成为有限单位、二维三角形单元，钢箍离散为一维杆单元，以利于分析模型的构建；2）为了合理模拟钢筋、混凝土之间的粘结滑移关系，以及

钢筋混凝土与素混凝土有限元模拟对比分析

钢筋混凝土与素混凝土有限元模拟对比分析 Comparison and analysis of finite element simulation of reinforced concrete and plain concrete 李君 Li Jun （广西大学 土木建筑工程学院，广西 南宁 530004） (College of Civil and Architectural Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China) 摘要：钢砼内钢筋与砼弹性模量相差很大，但钢筋用量少，截面积所占比例少，忽略钢筋进行计算，可以减少很多繁琐的计算。本文利用abaqus 进行模拟，计算钢筋砼与素砼在相同受荷条件下的应力和挠度，同时假定钢筋和砼均在弹性范围内。 Abstract: the steel in reinforced concrete and concrete elastic modulus vary widely, but the steel consumption, less proportion of sectional area, ignore reinforced calculation, can reduce a lot of tedious calculation. In this paper, using abaqus simulation, calculation of reinforced concrete and plain concrete in the same load conditions of the deflection and stress, at the same time assume that steel and concrete are within the elastic range. 通过摸拟计算如图的钢砼简支梁与不计钢筋的该梁，求出跨中应力和挠度及比值。为了避免出现梁局部受压破坏，在支座和集中力作用处设置0.2m*0.1m*0.05m 的钢板，取材料特性如下： 1、混凝土：弹性模量2c 3e10N/m =E ,密度32400kg/m =c ρ,2.0=μ 2、钢筋：弹性模量22.1e11N/m =Es ,密度300kg/m 87=s ρ,3.0=μ 3、垫块：弹性模量22.1e12N/m =E ,密度300kg/m 87=ρ,3.0=μ 一、建立模型 1、创建部件，选择进入部件模块 创建混凝土梁：点击创建部件图标，进入创建部件对话框，部件名称liang ，选择三维实体拉伸类型，大致尺寸取0.6，点击继续，进入二维绘图界面，绘制梁截面0.2m*0.3m ，完成后输入梁长度2m ，所创建的梁部件如下图。

ABAQUS钢筋混凝土损饬塑性模型有限元分析

ABAQUS钢筋混凝土损饬塑性模型有限元分析 发表时间：2009-10-12 刘劲松刘红军来源：万方数据 钢筋混凝土材料，是一种非匀质的力学性能复杂的建筑材料。随着计算机和有限元方法的发展，有限元法已经成为研究混凝土结构的一个重要的手段。由于数值计算具有快速、代价低和易于实现等诸多优点，这种分析方法已经广泛用于实际工程中。然而，要在有限元软件中尽可能准确地模拟混凝土这种材料，是不容易的，国内外学者提出了基于各种理论的混凝土本构模型。但是迄今为止，还没有一种理论被公认为可以完全描述混凝土的本构关系。 ABAQUS是大型通用的有限元分析软件，其在非线性分析方面的巨大优势，获得了广大用户的认可，在结构分析领域的应用趋于广泛。本文把规范建议的混凝土本构关系，应用到损伤塑性模型，对一悬臂梁进行了精细的有限元建模计算和探讨。 1 混凝土损伤塑性模型 ABAQUS在钢筋混凝土分析上有很强的能力。它提供了三种混凝土本构模型：混凝土损伤塑性模型，混凝土弥散裂缝模型和ABAQUS/Explicit中的混凝土开裂模型。其中混凝土损伤塑性模型可以用于单向加载、循环加载以及动态加载等场合，它使用非关联多硬化塑性和各向同性损伤弹性相结合的方式描述了混凝土破碎过程中发生的不可恢复的损伤。这一特性使得损伤塑性模型具有更好的收敛性。 2 模型材料的定义 2.1 混凝土的单轴拉压应力-应变曲线 本模型中选用的混凝土本构关系是《混凝土结构设计规范》所建议的曲线，其应力应变关系可由函数表达式定义。 2.2 钢筋的本构关系 钢筋采用本构关系为强化的二折线模型，无刚度退化。折线第一上升段的斜率，为钢筋本身的弹性模量，第二上升段为钢筋强化段，此时的斜率大致可取为第一段的1/100。 2.3 损伤的定义 损伤是指在单调加载或重复加载下，材料性质所产生的一种劣化现象，损伤在宏观方面的表现就是(微)裂纹的产生。材料的损伤状态，可以用损伤因子来描述。根据前面确定的混凝土非弹性阶段的应力一应变关系。可求得损伤因子的数值。 2.4混凝土塑性数值的计算 混凝土在单向拉伸，压缩试验中得到的数据，通常是以名义应变和名义应力表示的，为了准确地描述大变形过程中截面积的改变，需要使用真实应变和真实应力，可通过它们之间的换算公式计算。真实应变是由塑性应变和弹性应变两部分构成的。在ABAQUS中定义塑性材料参数时，需要使用塑性应变。 3 钢筋混凝土悬臂梁实例分析 3.1 模型设计 该悬臂梁的具体情况如图1所示，梁截面尺寸为200mm×300mm，梁长1500mm；纵筋为HRB335钢筋，箍筋为HPB235钢筋，混凝土强度等级为C30。混凝土和钢筋的各力学参数均取自《混凝土结构设计规范》的标准值。

ABAQUS中的钢筋混凝土剪力墙建模

ABAQUS中的钢筋混凝土剪力墙建模 曲哲 2006-5-29 一、试验标定 选用ABAQUS中的塑性损伤混凝土本构模型，分离式钢筋建模，建立平面应力模型模拟钢筋混凝土剪力墙的单调受力行为。李宏男（2004）本可以提供比较理想的基准试验。然而计算发现，该文中试验记录的初始刚度普遍偏小，仅为弹性分析结果的1/5~1/8，原因不明，故此处不予采用。左晓宝（2001）研究了小剪跨比开缝墙的低周滞回性能，其中有一片整体墙作为对照试件，本文仅以这片墙为基准标定有限元模型。 图1：剪力墙尺寸与配筋 该试件尺寸及配筋如图1所示。墙全高750mm，宽800mm，厚75mm，墙内布有间距φ6@100的分布钢筋，墙两端设有暗柱。混凝土立方体抗压强度为54.9MPa，钢筋均为一级光圆筋。 （a）墙体分区及网格（b）钢筋网 图2：ABAQUS中的有限元模型 剪力墙采用平面应力八节点全积分单元，墙上下两端各加设100mm高的弹性梁。钢筋采用两节点梁单元，通过Embed方式内嵌于墙体内。模型网格及外观如图2所示。墙下弹性梁底面嵌固。分析中，先在墙顶施加160kN均布轴压力，再在墙上方弹性梁的左端缓缓施加位移荷载。 ABAQUS中损伤模型各参数取值如表1、图3所示。未说明的参数均使用ABAQUS默认值。

表1：有限元模型材料属性 混凝土 钢筋 材料非线性模型 Damaged Plasticity Plasticity 初始弹性模量（GPa ） 38.1 210 泊松比 0.2 0.3 膨胀角（deg ） 50 初始屈服应力（MPa ） 13 235 峰值压应力（MPa ） 44 峰值压应变（με） 2000 峰值拉应力（MPa ） 3.65 注：其中混凝土弹性模量为文献中提供的试验值，其余均为估计值。 （a ）压应力-塑性应变曲线 （b ）拉应力-非弹性应变曲线 （c ）受拉损伤指标-开裂应变曲线 图3：混凝土塑性硬化及损伤参数 ABAQUS 的混凝土塑性损伤模型用两个硬化参数分别控制混凝土的拉压行为，同时可以分别引入受压和受拉损伤指标。本文受压硬化曲线采用Saenz 曲线（式1），可用表1中列出的初始弹性模量、峰值应力和峰值应变唯一确定。受拉软化曲线采用Gopalaratnam 和Shah （1985）曲线（式2），并采取江见鲸建议参数k =63，λ=1.01，如图3（b ）所示。本文模型只定义受拉损伤指标，损伤指标随开裂应变的变化如图3（c ）所示，当开裂应变小于0.0014时，损伤指标线性增大，开裂应变超过0.0014后，损伤指标保持固定值0.6。 02 0000012c c c c E E εσεεεσεε= ??????+?+???????????? （1） e k t t f λ ωσ?= （2） 图4比较了采用4节点单元和8节点单元得到的剪力墙荷载-位移曲线，并同时画出了 文献中提供的荷载-位移骨架线。可见8节点单元模型的计算结果较4节点单元模型更加平滑顺畅，下降段也比较稳定。二者在达到峰值之前差别不大，但软化行为则相差较多。这可能与基于开裂应变定义的损伤指标引入的网格依赖性有关，本文对此不做深入讨论。 与试验曲线相比，有限元分析得到的荷载-位移曲线初始刚度略大，且墙底开裂（图中1点）时刚度退化不如试验中显著，导致之后的分析结果位移偏小。受拉侧钢筋屈服后计算得到的刚度与试验曲线比较接近，不久主斜裂缝的出现使墙的承载力进入软化段，被主要裂缝穿过的钢筋均进行屈服段。软化过程中墙体形成了新的主斜裂缝并最终沿这条主斜裂缝破坏。图5、6分别展示了剪力墙在受力全过程中关键点处的混凝土主拉应变和钢筋大主应力。 与试验曲线相比，计算结果刚度偏差较大，承载力基本一致。

混凝土界面剂施工工艺标准

混凝土界面剂 一、简介： 混凝土界面粘结剂主要用于处理混凝土、加气混凝土、灰砂砖及粉煤砖等表面，解决由于这些表面吸水特性或光滑引起界面不易粘结，抹灰层空鼓、开裂、剥落等问题。可以增强新旧混凝土这间以及混凝土与抹灰砂浆的粘结力。可以到代传统混凝土表面的凿毛工序，改善加气混凝土表面抹灰工艺，从而提高工程质量，加快施工进度，降低劳动强度，是现代不可缺少的配套材料。 二、产品性能: 三、使用方法： 1、清理基层：用钢丝刷清除混凝土表面涂灰、疏松与油污等，再用软刷清扫干净， 2、准备界面粘结料： a、将一份普通硅酸盐水泥（425*或525* ）与一份建筑中砂（体积比）混合。 b、将上述干混料加入界面粘结剂液体中搅拌均匀。界面粘结剂：干混料=1 : 2 （重量比）。搅匀成浆料状备用。 3、施工： a、用刷子或扫帚蘸取界面粘结料，均匀涂刷于混凝土表面，也可用砂浆喷枪喷

涂，以覆盖基层为准。 b 、待涂层初步干燥（不蘸手、不影响抹灰）即可进行下一工序作业。 c、施工形成1-4mm凹凸状砂浆涂层，不得有脱落和空鼓。操作环境温度应在5摄氏度以上。 d、夏天施工，可先在表面喷洒一遍清水, 再刷粘结剂。 e、搅拌料浆时不得随意加水稀释。

混凝土界面剂 爱迪牌AD-1002 混凝土界面剂是由自交联高分子聚合物乳液辅以适量助剂精制而成。拌入水泥、砂后所形成的聚合物砂浆既具有聚合物粘结力强、抗拉、抗弯强度高、抗渗性、抗冻融性及抗腐蚀性好等性能，又具有水泥能在潮湿环境中硬化和收缩小等特点。涂抹于混凝土表面后能形成与混凝土有较大粘附力并具有一定韧性的高强硬化体。采用本产品，可使混凝土与粉刷层结合牢固，抗热震性能和耐久性大为提高，粉刷前不需浇水，减轻施工难度，提高工程质量。用途1、新旧混凝土连接：用于施工缝、梁柱加固、旧基础改造等新旧混凝土连接、压剪强度提高3 倍； 2、光滑基层抹灰：取代光滑混凝土表面的碱洗除油、人工凿毛等工序、可提高粘接力10 倍以上，并可在旧面砖上粘贴新面砖； 3、混凝土修补及表面保护：可用于混凝土和钢筋的表面保护，防止劣化和腐蚀； 4 、油污、起砂基层处理：有起砂或少量油污的基层可直接进行涂敷、抹灰处理。 产品特点 1、本品物理力学性能好，与多种材料粘结力强； 2 、与粉状界面剂相比，施工时操作简便，便于控制和检验施工质量；3、抗渗性能优良； 4、抗冻融性能优良； 5、耐酸、碱和盐的腐蚀性能好； 6、可在潮湿环境下施工与硬化；

混凝土有限元分析

混凝土有限元分析 廖奕全 （06级防灾减灾工程及防护工程，06114249） 摘要：用传统的理论解析方法分析钢筋混凝土结构，只能解决一些非常简单的构件或结构的非线性问题，对大量的钢筋混凝土结构的非线性分析问题只能用数值方法解决，因此，有限元方法作为一个强有力的数值分析工具，在钢筋混凝土结构的非线性分析中得到了广泛地应用。随着有限元理论和计算机技术的进步，钢筋混凝土非线性有限元分析方法也得以迅速的发展并发挥出巨大的作用。 关键词：钢筋混凝土有限元分析有限元模型 钢筋混凝土结构是土木工程中应用最广泛的一种建筑结构。相比其它材料结构，钢筋混凝土结构有以下特点：①造价低，往往是建筑结构的首选材料；②易于浇注成各种形状，满足建筑功能及各种工艺的要求；⑧充分发挥钢筋和混凝土的作用，结构受力合理：④材料的重度与强度之比不大；⑤材料性能复杂，一般的计算模型难与实际结构的受力情况相符。正因为钢筋混凝土材料的这些优缺点，长期以来，钢筋混凝土在工程中的应用如此广泛；为了满足工程需要所建立的反映混凝土材料性能的计算模型也不断完善。然而，混凝土是一种由水泥、水、砂、石及各种掺合料、外加剂混合而成的成分复杂、性能多样的材料。到目前为止，还没有一种公认的、能全面反映混凝土的力学行为和性质的计算模型或本构关系。因此，对钢筋混凝土的力学性能研究还需要学术界和工程人员继续努力。长期以来，人们用线弹性理论来分析钢筋混凝土结构的受力和变形，以极限状态的设计方法来确定构件的承载能力。这种设计方法在一定程度上能满足工程的要求。随着国民经济的发展，越来越多大型、复杂的钢筋混凝土结构需要修建，而且对设计周期和工程质量也提出了更高的要求。这样一来，常规的线弹性理论分析方法用于钢筋混凝土结构和构件的设计就力不从心。设计人员常有“算不清楚”以及“到底会不会倒”的困惑。为此，钢筋混凝土非线性有限元分析方法开始受到重视。同时，随着有限元理论和计算机技术的进步，钢筋混凝土非线性有限元分析方法也得以迅速的发展并发挥出巨大的作用。 一、钢筋混凝土结构有限元分析的意义 钢筋混凝土结构是目前各种建筑结构物的主要结构形式，由于钢筋混凝土结构受到较大的荷载(如地震荷载)作用时其非线性特性对结构的性能影响很大，所以钢筋混凝土结构的非线性分析在结构抗震工程领域中十分重要并成为一个研究热点。用传统的理论解析方法分析钢筋混凝土结构，只能解决一些非常简单的构件或结构的非线性问题，对大量的钢筋混凝土结构的非线性分析问题只能用数值方法解决，因此，有限元方法作为一个强有力的数值分析工具，在钢筋混凝土结构的非线性分析中得到了广泛地应用。由于钢筋混凝土是由两种性质不同的材料——混凝土和钢筋组合而成的，它的性能明显地依赖于这两种材料的性能以及它们的相互作用，特别是在非线性阶段，混凝土钢筋本身的各种非线性性能，都不同程度地在这种组合材料中反映出来。以下是与钢筋混凝土结构计算分析有关的一些非线性问题： 1)由于钢筋和混凝土的抗拉强度相差很大，钢筋混凝土结构在正常使用状态下，大部分受弯构件都已经开裂而进入非线性状态。2)混凝土和钢筋在一个结构中共同工作的条件是两者之间的变形协调而且没有相对的滑移，但实际上，这种条件并不能完全满足，特别是在反

基于abaqus中cohesive element 对钢筋混凝土粘结性能的研究[整理]

基于abaqus中cohesive element 对钢筋混凝土粘结性能 的研究[整理] 基于abaqus中cohesive element 对钢筋混凝土粘结性能的研究 摘要:考虑到钢筋与混凝土界面受力的复杂性，基于用来模拟三种裂缝和失效的零厚度界面单元，采用分离式模型，引入内聚力黏结模型，并以文献中的拉拔试验结果为参照，利用abaqus中cohesive element单元建立起钢筋拉拔试验的计算模型。通过与文献中试验结果的比较，结果符合较好，验证了该计算模型的合理性。关键词:钢筋混凝土粘结;拉拔试验;黏结单元;数值模拟 0.引言 混凝土结构中，钢筋与混凝土这两种材料之所以能够共同作用、承担外荷载，其中一个很重要的原因是混凝土硬化后与钢筋之间形成了良好的粘结。尽管对粘结试验的研究已有一百多年的历史，国内外的学者发表了为数众多的试验和理论资料，但是由于影响粘结的因素很多破坏的机理复杂，以及试验技术方面的原因等，目前粘结问题还没有得到很好的解决。关于粘结的机理还不能提出一套比较完整的、有充分论据的粘结滑移理论。由于试验中存在诸多不确定性，数值模拟在钢筋混凝土粘结性能分析中也逐渐重视起来，自上世纪六十年代美国学者把有限元引入钢筋混凝土结构的分析以来，有限元已经成为对混凝土问题进行研究的一种典型的数值模拟方法，目前有限元模拟主要有以下三种分析模型:l)分离式模型;2)组合式模型;3)整体式模型。 由于整体式模型不能反映钢筋混凝土这种非均质材料的微观受力机理，而组合式模型假定钢筋与混凝土粘结可靠而不产生相对位移，这又与实际的微观机理不符，因此对粘结性能的研究只能采用分离式模型。

混凝土有限元分析

混凝土非线性有限元分析 1、推导破坏面上任一点的直角坐标转化成圆柱坐标的换算关系，并进行经典理论验证。 静水压力轴为通过坐标原点且与各坐标轴的夹角相等的线，静水压力轴上任一点的应力状态满足321σσσ==，其单位向量为（31,31,31）。与静水压力轴垂直的平面称为偏平面，通过坐标原点的偏平面称为π平面。 坐标轴上一点至静水压力 轴的距离，称为偏应力r 。 ξ—静水压力轴 r —偏应力 θ—相似角 θ-偏平面上偏应力r 与 1σ轴在偏平面上的投影 之间的夹角，称为相似角。 设P 点坐标为),,(321σσσ， N 点坐标为),,(m m m σσσ，则)(3 1321σσσσ++=m 。 oct I ON σσσσξ33 1)(311321==++==，其中，)(31321σσσσσ++==m oct ),,(),,(321321S S S NP m m m =---=→σσσσσσ，即o c t J S S S r τ3222322 21==++= 其中，2132322212)()()(3 132σσσσσστ-+-+-==J oct 1σ轴在π平面上的投影OC 的单位向量)1,1,2(6 1--=→e 则，r S S S S S S e r e r 62)2(6 1cos 321232221321σσσθ--=++--=??=→ →

即 oct m I σσξ333 11=== 22J r = 2 32132132262cos J r σσσσσσθ--=--= 拉压子午线为静水压力轴和一个主应力轴组成的平面，同时通过另两轴的等分线。拉压子午面与破坏曲面的交线分别称为拉、压子午线。 拉子午线：00=θ， 321σσσ=≥；静水压力与轴向拉应力组合，单轴受拉及二轴等压的应力状态位于拉子午线上。 拉子午线：060=θ， 321σσσ≥=；三轴受压，单轴受压及二轴等拉状态均位于压子午线上。 拉、压子午线与静水压力轴相交于同一点，即三轴等拉点。 混凝土破坏曲面的形状具有以下特点： 1、曲面连续、光滑、外凸 2、对静水压力轴三轴对称 3、曲面在静水压力轴拉端封闭，在压端开口 4、子午线的偏应力值随静水压力值的减小而单调增大 5、偏平面上的封闭包络线形状，随静水压力值的减小，由近似三角形渐变为外凸、饱满，过渡为一圆。 2、验证混凝土的强度准则，并绘制破坏曲面的偏平面与子午线图 （1）最大拉应力强度准则 当混凝土材料承受任一方向主拉应力达到混凝土轴心受压强度t f 时，混凝土破坏，其表达式为：t f =1σ，t f =2σ，t f =3σ 当o o 600≤≤θ，且321σσσ≥≥时，破坏准则为：t f =1σ 根据???????????????????+?????????+-=??????????+??????????=??????????1113)32cos()32cos(cos 3211112321321I J S S S m πθπθθσσσσ （o o 600≤≤θ）

ABAQUS钢筋混凝土有限元分析

ABAQUS钢筋混凝土有限元分析 发表时间：2009-10-12 刘劲松刘红军来源：万方数据 钢筋混凝土材料，是一种非匀质的力学性能复杂的建筑材料。随着计算机和有限元方法的发展，有限元法已经成为研究混凝土结构的一个重要的手段。由于数值计算具有快速、代价低和易于实现等诸多优点，这种分析方法已经广泛用于实际工程中。然而，要在有限元软件中尽可能准确地模拟混凝土这种材料，是不容易的，国内外学者提出了基于各种理论的混凝土本构模型。但是迄今为止，还没有一种理论被公认为可以完全描述混凝土的本构关系。 ABAQUS是大型通用的有限元分析软件，其在非线性分析方面的巨大优势，获得了广大用户的认可，在结构分析领域的应用趋于广泛。本文把规范建议的混凝土本构关系，应用到损伤塑性模型，对一悬臂梁进行了精细的有限元建模计算和探讨。 1 混凝土损伤塑性模型 ABAQUS在钢筋混凝土分析上有很强的能力。它提供了三种混凝土本构模型：混凝土损伤塑性模型，混凝土弥散裂缝模型和ABAQUS/Explic it中的混凝土开裂模型。其中混凝土损伤塑性模型可以用于单向加载、循环加载以及动态加载等场合，它使用非关联多硬化塑性和各向同性损伤弹性相结合的方式描述了混凝土破碎过程中发生的不可恢复的损伤。这一特性使得损伤塑性模型具有更好的收敛性。 2 模型材料的定义 2.1 混凝土的单轴拉压应力-应变曲线 本模型中选用的混凝土本构关系是《混凝土结构设计规范》所建议的曲线，其应力应变关系可由函数表达式定义。 2.2 钢筋的本构关系 钢筋采用本构关系为强化的二折线模型，无刚度退化。折线第一上升段的斜率，为钢筋本身的弹性模量，第二上升段为钢筋强化段，此时的斜率大致可取为第一段的1/100。 2.3 损伤的定义 损伤是指在单调加载或重复加载下，材料性质所产生的一种劣化现象，损伤在宏观方面的表现就是(微)裂纹的产生。材料的损伤状态，可以用损伤因子来描述。根据前面确定的混凝土非弹性阶段的应力一应变关系。可求得损伤因子的数值。 2.4混凝土塑性数值的计算 混凝土在单向拉伸，压缩试验中得到的数据，通常是以名义应变和名义应力表示的，为了准确地描述大变形过程中截面积的改变，需要使用真实应变和真实应力，可通过它们之间的换算公式计算。真实应变是由塑性应变和弹性应变两部分构成的。在ABAQUS中定义塑性材料参数时，需要使用塑性应变。 3 钢筋混凝土悬臂梁实例分析 3.1 模型设计 该悬臂梁的具体情况如图1所示，梁截面尺寸为200mm×300mm，梁长1500mm；纵筋为HRB335钢筋，箍筋为HPB235钢筋，混凝土强度等级为C30。混凝土和钢筋的各力学参数均取自《混凝土结构设计规范》的标准值。