基于Solid65有限单元的鄢家冲水库渡槽应力分析

邹仕鑫

（武汉大学水利水电学院 武汉 430072）

1 前言

渡槽是输送渠道水流跨越河渠、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物，是渠系建筑物中应用最广的交叉建筑物之一，而钢筋混凝土结构是目前工业与民用建筑中最主要的结构型式，大、小型渡槽都采用钢筋混凝土构建。要模拟钢筋混凝土结构渡槽的受力机理及破坏过程，关键要合理地选择单元类型和混凝土的破坏准则。

2 Solid 65单元

Solid 65单元是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。它可以模拟混凝土中的加强钢筋（或玻璃纤维、型钢等）以及材料的拉裂和压溃现象。

2.1 使用方法

Solid65单元本身包含两部分：ⓐ与一般的8节点空间实体单元Sdid45相同的实体单元模型，但加入了混凝土的三维强度准则；ⓑ由弥散钢筋单元组成的整体式钢筋模型，它可以在三维空间的不同方向分别设定钢筋的位置、角度、配筋率等参数。

在实际应用中，一般需要为Sdid65单元提供以下数据：

a.实常数（real constants）。在实常数中给定Sdid65单元在三维空间各个方向的钢筋材料编号、位置、角度和配筋率。

b.材料模型（Material Model）。设定混凝土和钢筋材料的弹性模量、泊松比、密度。

c.数据表（Data Table）。给定钢筋和混凝土的本构关系；对于钢筋材料，一般需要给定一个应力应变关系的Data Table，例如双折线等强硬化或随动硬化模型等。而对于混凝土模型，则需要两个Data Table。一是本构关系的Data Table，用来定义混凝土的应力应变关系；二是Sdid65特有的Concrete Element Data，用于定义混凝土的强度准则，例如单向和多向拉压强度等。……