采用虚拟层合单元法分析钢筋混凝土结构的极限承载能力
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摘要
本文用虚拟层合退化梁、板单元分析桥梁的极限承载力。先通过对深梁和短
梁的极限承载力分析并与试验结果对比进行考题，而后将此法运用到分析七星桥
的极限承载力上去，得到此桥破坏的全过程。研究结果表明用虚拟层合单元对结
构进行极限承载力分析方法简单而有效。
用虚拟层合单元可以简单而有效地对结构的极限承载力进行分析，由于单元
内部可以分块，每个分块可以有不同的材料性质，而单元的刚度由分块的刚度迭
加得到。在分析结构极限承载力时，先划分单元，然后对危险截面上的单元进行
内部分块。外荷载分级加上去，在每一级荷载下，对单元内的每一分块进行应变
分析，根据混凝土和钢筋的破坏准则判断分块是否达到破坏。我们令破坏块模量
为零，则单元的刚度相应发生变化，然后进入下一轮数值计算。因此，我们可以
方便地考虑结构破坏过程中的材料非线性。结合TL法考虑几何非线性，我们可
以求解结构的极限承载力，而且可以跟踪结构破坏的整个过程，而在破坏的过程
中单元的划分和单元的形状保持不变。
虚拟层合单元法为我们提供了一个合适的评价结构极限承载力的方法，避免
了大量的实验。特别是对于成桥，意义更加明显，因为对成桥不可能做极限承载
力实验，对于复杂截面（箱梁）和复杂结构则本法更能显出它的优势。因为虚拟
层合单元可以把一个复杂的截面如箱形截面整个划为少数几个单元，这样就大大
提高了计算效率。
When virtual laminated element were used to analyze the
ultimate load capacity of bridge, it is found that the number
of elements is so small that the calculation efficiency is very
high. During the analysis process, the shape of the elements
remained unchanged. We can obtain the ultimate load capacity
easily as well as the whole process of the damage of a bridge.
Firstly, the ultimate load capacity of deep and short beams
is analyzed and calculated, using 20梟ode virtual laminated
beam element, and the results were found agree well with the
experiments. Then we used the virtual laminated element to
analyze another two simple supporting beams and the results
also agreed well with the experiments. Finally,virtual
laminated element was used to analyze a box梘irder bridge named
QIXING BRIDGE. Again we tracked the whole process of the damage
and obtained the ultimate load capacity.
The method of virtual laminated element provides us an
feasible way to analyze the ultimate load capacity of a bridge
as well as the damage process.
梁的极限承载力分析并与试验结果对比进行考题，而后将此法运用到分析七星桥
的极限承载力上去，得到此桥破坏的全过程。研究结果表明用虚拟层合单元对结
构进行极限承载力分析方法简单而有效。
用虚拟层合单元可以简单而有效地对结构的极限承载力进行分析，由于单元
内部可以分块，每个分块可以有不同的材料性质，而单元的刚度由分块的刚度迭
加得到。在分析结构极限承载力时，先划分单元，然后对危险截面上的单元进行
内部分块。外荷载分级加上去，在每一级荷载下，对单元内的每一分块进行应变
分析，根据混凝土和钢筋的破坏准则判断分块是否达到破坏。我们令破坏块模量
为零，则单元的刚度相应发生变化，然后进入下一轮数值计算。因此，我们可以
方便地考虑结构破坏过程中的材料非线性。结合TL法考虑几何非线性，我们可
以求解结构的极限承载力，而且可以跟踪结构破坏的整个过程，而在破坏的过程
中单元的划分和单元的形状保持不变。
虚拟层合单元法为我们提供了一个合适的评价结构极限承载力的方法，避免
了大量的实验。特别是对于成桥，意义更加明显，因为对成桥不可能做极限承载
力实验，对于复杂截面（箱梁）和复杂结构则本法更能显出它的优势。因为虚拟
层合单元可以把一个复杂的截面如箱形截面整个划为少数几个单元，这样就大大
提高了计算效率。
When virtual laminated element were used to analyze the
ultimate load capacity of bridge, it is found that the number
of elements is so small that the calculation efficiency is very
high. During the analysis process, the shape of the elements
remained unchanged. We can obtain the ultimate load capacity
easily as well as the whole process of the damage of a bridge.
Firstly, the ultimate load capacity of deep and short beams
is analyzed and calculated, using 20梟ode virtual laminated
beam element, and the results were found agree well with the
experiments. Then we used the virtual laminated element to
analyze another two simple supporting beams and the results
also agreed well with the experiments. Finally,virtual
laminated element was used to analyze a box梘irder bridge named
QIXING BRIDGE. Again we tracked the whole process of the damage
and obtained the ultimate load capacity.
The method of virtual laminated element provides us an
feasible way to analyze the ultimate load capacity of a bridge
as well as the damage process.
引文
[1]．[捷]V．克里斯特克 著，何福照、吴德心 译，箱梁理论[M]，人民交通出版社，1988年9月第一版
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