基于流形元的排水箱涵承载特性研究

摘要

以上海南区污水干线腐蚀破坏为背景,结合物理模型实验,基于流形元（numerical manifold method,NMM）连续-非连续变形计算理论,采用无需复杂后处理的裂纹尖端应力强度因子（stress intensity factor,SIF）计算方法,对腐蚀箱涵试件的裂纹起裂、裂纹扩展过程及其承载特性进行断裂力学模拟。计算得到的位移、应力与理论经验以及物理试验结果有较好的一致性。分析裂纹起裂长度对荷载-挠度曲线的影响规律,考虑到物理试验中的一些随机因素,数值分析得到的荷载-挠度曲线与物理试验曲线拟合度整体较好。裂纹产生后,裂纹两侧的位移场非连续边界清晰。裂纹贯穿顶部钢筋后,钢筋对非连续位移场的约束以及对裂纹进一步扩展的约束效果明显。分析结果表明,流形元对钢筋混凝土模拟具有较好适用性。