钢筋混凝土结构是目前公路桥涵建筑中最主要的结构型式。由于钢筋混凝土是由混凝土和钢筋两种性质截然不同的材料组合而成，它的性能就明显地依赖于这两种材料的性能，特别是在非线形阶段，混凝土和钢筋本身的各种非线性特征都不同程度地反映在这种组合材料中。所以，钢筋混凝土结构的非线性分析就显得特别重要，并成为结构工程领域研究的一个热点，受到越来越多的研究和设计人员的重视。钢筋混凝土结构非线性有限元理论作为一个较成熟的理论，得到广泛的应用。
钢筋混凝土结构非线性有限元理论与应用
有限元法作为一个强有力的数值分析工具，在钢筋混凝土结构的非线性分析中起到越来越大的作用。应用有限元法进行钢筋混凝土结构的非线性分析，可以在计算模型中分别反映混凝土和钢筋材料的非线性特性；考虑或模拟钢筋与混凝土之间的粘结；在一定程度上模拟节点的构造和边界条件；可以提供大量的结构反应信息，例如应力变形的全过程，结构开裂以后的各种状态；借助于先进的计算机图形显示技术，还可以直观地看到结构受荷载后从弹性变形到开裂、破坏的全过程，为进行合理的设计提供形象的依据；可以部分代替实验，进行大量的参数分析，为制定规范和标准提供依据。
有限元非线性分析方法在钢筋混凝土结构的研究和设计中有着广泛的应用前景。首先作为一种强有力的研究工具，它可以用于计算分析在实验中难以搞清楚的各种问题，例如不同材料界面的特性、不同结构与介质之间的耦合特性、结构中的局部应力问题以及复杂形结构的内力与变形性能等问题；其次作为一种非线性设计方法的工具，它可以应用于重要结构的设计工作，例如核反应堆的安全壳、海洋平台结构大型隧道结构以及复杂体型多层建筑结构等；还可以应用于模拟施工过程的计算分析，例如混凝土坝体，由于施工工序多，工期长，混凝土的徐变在施工过程中和交付使用以后一直存在，因此用有限元方法可以模拟全过程的受力性能、应力、应变分布以及徐变后的应力重分布，为设计和施工提供参考信息。
钢筋混凝土超静定连续梁非线性全过程分析中的力迭代法
力迭代法是将力法应用于钢筋混凝土结构的非线性分析，是一种新的求解钢筋混凝土超静定连续非线性全过程反应的方法。此法采用非线性分析中的纤维模型，直接从迭代求解支座反力入手来求得结构任意截面的内力和变形，而不必沿用有限元法。此法概念清晰，能容易地定量刻画超静定连续梁中内力重分布效应。
由于用力迭法进行超静定结构非线性反应分析中应用了分层组合式模型，所以力迭代法的假定也包含分层组合式模型的假定，即平截面假定。钢筋与混凝土充分粘结，不考虑粘结滑移效应且不发生劈裂破坏，构件的剪切变形可以忽略，忽略混凝土的抗拉强度，构件下部纤维受拉为正、支座反力向上为正。
力迭代法的一个基本步骤是对各个截面进行弯矩—曲率（M-φ）分析。采用切线刚度法进行迭代求解，给定截面内力（可考虑轴力及双向变矩作用的情况）下的曲率。
对于弹塑性结构，尤其是钢筋混凝土结构，采用力法计算时产生的误差较为明显。而力迭代法不仅能够避免将力法机械地应用于弹性分析中出现的自相矛盾的情况，还能避免采用刚度法所带来的烦琐步骤。概念清晰明了，易于使用，且能了解结构塑性区域的分布及大小情况，以便定量的刻画连续梁内力条幅的情况。
力迭代法基于纤维模型，对于弯曲破坏的超静定结构，力迭代法具有较高的精度；对于集中荷截作用的情况，破坏形式可能属于剪切破坏，需要对力迭代法进行修正来反映这种破坏形式；有水平侧移约束的情况，梁中各个截面都存在轴力作用，故在支座反力向量和截面内力向量中均有轴力项，在求解面曲率时可相应地考虑这一影响。
对于一维结构体系，用力迭代法进行结构的非线性分析能更真实地反映结构的实际受力情况，因而，力迭代法在一维钢筋混凝土结构非线性分析中得到较为广泛的应用和发展。
钢筋混凝土双向压弯构件非线性静力分析及参数影响
钢筋混凝土双向压弯构件非线性静力分析是在纤维模型的基础上，直接由材料的非线性结构关系建立钢筋混凝土双向压弯构件的非线性计算模型。
结构的地震作用方向可以与建筑结构的主轴成任意角度，作为主要受力构件的结构柱一般处于双向压弯状态，受力更为不利。由于钢筋混凝土双向压弯构件的非线性理论分析较单向压弯更为复杂，双向受弯构件的非线性性能影响因素又很多，实验也相对比较困难，因此，通过大量的实验来研究双向压弯构件的非线性性能及其参数影响就显得不太现实。利用成熟的材料本构关系和非线性有限元方法，通过数值模拟研究钢筋混凝土构件和结构的非线性性能及其参数影响是一条非常有效的途径，也是一个发展方向。
哈尔滨建筑大学及建筑工程学院的何政、欧进萍老师利用纤维模型对钢筋混凝土双向压弯构件进行了非线性全过程分析，并仔细分析了不同参数对其受力性能的影响，得到以下几点认识和结论：
弯柱比单向压弯柱更容易发生脆性破坏。原因在于截面的受压区混凝土面积随着外力的增大而急剧下降，最外边混凝土纤维较快地达到极限压应变。
双向压弯构件的综合刚度由材料性质、两主轴方向上的尺寸和配筋比三个主要因素决定。构件极限水平剪力的最小值取决于两主轴方向上的尺寸和配筋比，通过均衡双向配筋率和截面尺寸可以使得双向压弯构件在各个外力入射角度上等强。
双向压弯构件对轴压比的敏感性要强于单向压弯构件。目前，还没有成熟的双向压弯构件大小偏心的判别式，有待于进一步研究。
钢筋混凝土非线性分析的发展
钢筋混凝土结构非线性分析的发展应在认识钢筋混凝土结构在各类荷截作用下的受力性能、破坏机理和能够为钢筋混凝土结构的合理设计提供依据的基础上，力求从工程实际出发，解决工程和科学研究中尚未解决的现实存在的难点问题，努力把科学研究同建设工程实际结合起来，使科学研究能紧跟工程建设中那些暂不能解决而又急需解决的钢筋混凝土结构非线性分析的问题，使钢筋混凝土结构非线性分析的研究成果，能很快地应用于工程实践，解决工程建设疑难。从而，使研究成果能及时转化为经济效益。也就是说，为各项工程建设提供节约投资、提高经济效益的依据。
为了更好地用有限元分析方法解决钢筋混凝土结构设计中的各种复杂问题，需要在以下一些问题上进行深入的研究：
大型、开放的钢筋混凝土结构非线性分析程序的研制。 这种程序经过实验数据的检验，包含混凝土在各种受力状态下的本构关系，为用户提供灵活方便的接口，不仅允许用户使用具体工程的实验数据来建立混凝土和钢筋的本构关系，还可以使用按最新数据建立的破坏准则等。
各种分析模型、计算方法的比较和选择。 在基本模型和方法的研究中一般是用有限的实验数据检验分析的正确性，而作为在设计中的应用，由于工作的复杂性和大型化，不可能直接用实验检验某种分析方法的正确性。这就必须选择不同的分析模型和方法，对同一类结构进行模型和分析，再通过参数研究和比较分析，从中选择某一类结构的分析模型和方法。通过这种有效的计算，使得验证性实验的数量大大减少。
对现有的规范设计方法的评价和改进。 目标是借助于有限元方法，重新评价现有的设计公式和宏观分析模型，通过大量的参数分析来改进宏观模型，进一步完善设计方法；发展一种有效的单元，例如象钢筋混凝土组合单元一样，这种单元具有较少的自由度，可以用于分析大尺度的结构而仍然具有较高的精度等等。
完整结构的分析和模拟。正在施工中的结构、分段装配式结构及在全部施加预应力之前的预应力混凝土结构，这些结构都是不完整的，而且在实际施工中经常存在。对这些结构，用钢筋混凝土结构有限元法进行非线性总体分析、区域分析以及局部分析是具有重要现实意义的课题，近几年来受到人们的重视，这也是有限元法应用于工程实际的一个重要领域。
