非线性求解中使用的理论称为3D CSFM(协调应力场法),在理论背景 [3]中有详细介绍。 所有设计计算程序的假设均在其中详细说明。
模型的假设与属性:
- 材料非线性分析(MNA)
- 三维求解 – 体积单元。
- Mohr-Coulomb塑性理论 - 混凝土行为的内摩擦角为零。
- 仅受压面支撑(低/高刚度)。
- 对称约束设置在条形基础的左右边缘。
- 柱顶设置100 mm厚板,以减小集中力荷载作用下的局部应力集中。
- 考虑粘结模型和拉力刚化。
- 应力三轴性和围压效应。
- 压力软化不在已实现求解方案的范围内。
- 网格系数1 - 推荐的计算设置。

23) 三维模型 + 钢筋布置
3D CSFM – 低刚度地基(LSS)
由于破坏模式涉及柱周围区域纵向钢筋的受拉断裂,模型中确定的最大轴力达到 -980 kN。横向压力由箍筋约束,柱区域内的箍筋在屈服时被利用,并导致由横向拉应力发展引起的水平箍筋肢的附加破坏模式,该破坏模式无法在平面应力求解中捕捉。在柱与基础的交界区域发生过压和混凝土压碎。围压效应局限于该区域,基于钢筋效应和条形基础的刚度。破坏机制包括混凝土压碎、纵向钢筋受拉断裂以及箍筋水平肢受拉。

24) 最大施加力、破坏模式及横向应力分布

25) 最小主应力 Sigma 3,围压效应 – 三轴应力与单轴应力之比

26) 压缩塑性应变及钢筋应力

27) 纵筋和箍筋关键应力的详细检测

28) 非线性挠度
3D CSFM – 高刚度地基(HSS)
条形基础承受的力达到 -2,116 kN,比LSS工况的承载力高约215%。破坏模式包括混凝土压碎、纵向钢筋受拉断裂以及箍筋水平肢受拉。

29) 最大施加力、破坏模式及横向应力分布

30) 最小主应力 Sigma 3,围压效应 – 三轴应力与单轴应力之比

31) 混凝土压缩塑性应变及钢筋应力
内部封闭箍筋所承受的最大剪应力达到298 MPa,仍在材料定义的弹性范围内。该观察结果表明,冲切破坏并非此特定情况下的主要破坏模式。

32) 纵筋和箍筋关键应力的详细检测

33) 非线性挠度