墙梁的弹塑性分析

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墙梁结构具有节约三大主材、省工、省时等优点,在城乡建设中具有相当大的市场,其受力机理有其独特的特性。本文基于塑性理论,采用全量法对在竖向荷载作用下墙梁的受力特性、应力分布规律及其影响因素等方面进行了研究。通过分析总结近年来国内外对砖砌体的本构关系和破坏准则的理论研究成果,找出了较合理、适用的本构关系和破坏准则的组合,能较好地描述墙梁受力破坏的力学特性。本文编制了“墙梁结构弹塑性有限元法计算程序”,并对一些算例进行了验算,得到较好的结果。采用对比分析和图表显示的方法,得出一些应力、应变分布规律。结果表明:(1)墙梁受力上具有拱效应,在托梁与墙体的交界面上竖向应力呈现跨中小、两边大的特点,墙梁相当于拉杆拱结构。(2)竖向荷载作用下,跨中托梁在弹性阶段和塑性阶段符合受弯构件平截面假定,但墙体不符合平截面假定。跨中托梁塑性阶段“规一化”水平应力、水平应变大于同截面弹性阶段“规一化”水平应力、水平应变。(3)进入塑性状态的砌体,竖向应力的分布形状同弹性,呈现盆形。随着荷载的增加,各水平截面竖向应力整体增加,但墙体各水平截面的“规一化”竖向应力随荷载改变不明显,从墙体底部到顶部“规一化”竖向应力曲线的形状逐渐变的平缓。跨中墙体“规一化”水平压应力、水平压应变随荷载改变明显,塑性阶段跨中“规一化”水平压应力、水平压应变大于同截面弹性阶段“规一化”水平压应力、水平压应变。(4)等跨连续墙梁支座反力分配比例,在弹性阶段与塑性阶段基本相同。(5)等跨连续墙梁在竖向荷载作用下,中跨跨中钢筋应力小于边跨跨中钢筋应力。
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