题目：复合荷载作用下钢筋混凝土非线性梁柱单元及其应用

钢筋混凝土结构在压弯作用下的非线性分析已经比较成熟，但混凝土结构受剪、受扭非线性力学分析的研究成果很少，仍属世界难题。目前有效考虑剪、扭效应的非线性钢筋混凝土梁柱单元尚不多见。进行钢筋混凝土压弯剪扭复合作用下非线性分析模型研究对实现钢筋混凝土结构非线性全过程分析，形成压弯剪扭单元模型具有非常重要的科学意义和工程实用价值。本文对压弯剪复合作用下钢筋混凝土梁柱非线性分析模型进行较深入的研究。分别以Timoshenko梁理论和高阶剪切变形梁理论为基础，从宏观角度考虑箍筋对构件受剪能力的贡献，选用Stevens基于修正斜压场理论的混凝土本构关系，推导出压弯剪作用下钢筋混凝土矩形截面非线性分析刚度矩阵；根据所得到的截面非线性分析模型编写了相应的软件，并对不同材料强度、剪跨比、配箍率的40多个受弯、受剪钢筋混凝土梁试件进行了非线性分析，分析结果与试验数据吻合较好；分析比较了基于Timoshenko梁理论的截面分析模型与基于高阶剪切变形梁理论分析模型，结果表明，前者的计算精度、计算效率和收敛效果更好；推导建立了压弯剪作用下钢筋混凝土矩形截面2结点非线性梁柱单元模型；编写了相应与该非线性梁柱单元模型的分析程序，并对15根不同剪跨比钢筋混凝土受剪试件进行了非线性分析，分析所得的荷载-挠度曲线与试验曲线吻合良好；在此基础上扩展推导出压、弯、剪、扭复合作用下钢筋混凝土2结点非线性梁柱单元模型。本博士论文取得的创新成果如下：1、推导获得了考虑了压弯剪作用效应的截面分析模型，该模型有效地考虑了箍筋对构件受剪承载力的贡献及剪跨比的影响，计算分析结果与试验结果吻合较好；2、推导建立了压、弯、剪复合作用下2结点钢筋混凝土非线性梁柱单元模型，并有效解决了“剪切自锁”问题，结构非线性分析结果与试验数据吻合较好；3、推导出压、弯、剪、扭复合作用下2结点钢筋混凝土非线性梁柱单元模型。本文完成了复合作用下的钢筋混凝土非线性梁柱单元的理论推导和验证等初步工作，可为其他从事钢筋混凝土梁柱单元研究或结构整体非线性仿真分析的学者提供研究参考。