基于ADINA—Rebar单元预应力混凝土梁分析

谭学林

摘 要：为了改善钢筋混土在使用过程中过早产生裂缝，通过在预制混凝土时，首先对混凝土施加一个预应力，即利用钢筋本身具有的回缩力，事先将钢筋在材料区进行拉拔，保证混凝土受拉区预先受力。当构件在外荷载作用下产生拉应力时，首先会抵消由钢筋拉拔产生的预应力，然后随荷载增加，才能使混凝土受拉出现裂缝，保证构件出现裂缝破坏的时间较晚，提高承载能力。

关键词：预应力；钢筋；混凝土；数值模拟

1 模型建立

由于钢筋混凝土材料具有良好的抗拉和抗剪效果，因此在建筑工程中广泛应用，它和一般的均质材料不同，它是由钢筋和混凝土两种材料组合而成，先搭接好钢筋骨架，配置完善钢筋数量，然后对其浇筑混凝土，将钢筋包裹起来，因此建立结构的有限元模型时需要考虑这一特性。构成钢筋混凝土结构的有限元模型主要有以下三种类型：

1.1 分离式模型

分离式模型把混凝土和钢筋两种材料通过不同单元来模拟，即将混凝土和钢筋各自划分为适当大小的单元。因为钢筋是一种细长材料，其横向抗剪强度可以不用考虑，这样，可以将钢筋作为线形单元处理。

1.2 组合式模型

组合式模型分为分层组合和带钢筋膜两种方式，两种都是假设钢筋在整个单元中的排列分布方式是确定的，并假设混凝土与钢筋两者之间的接触较好，不会产生相对滑移现象。

1.3 整体式模型

整体式模型是通过建立理想假设，把单元假定为连续均匀材料，钢筋分布于整个单元中，运用理论分析将钢筋和混凝土两种材料的作用换算为一种材料，一次求得综合的单元刚度矩阵。……