基于改进IMK滞回规则的弯矩-曲率退化模型研究

提出一种基于改进IMK(Modified Ibarra-Medina-Krawinkler,ModIMK)滞回规则的RC柱弯矩曲率模型,并用于定义OpenSees中Beam With Hinges单元塑性铰区的截面.提出的RC柱截面弯矩曲率骨架曲线为三折线模型,给出了骨架曲线关键点计算方法.对62根RC柱试验值与计算值进行统计分析发现,其对RC柱屈服位移和纵筋屈曲时的位移都能进行准确地预测.采用的ModIMK滞回规则能考虑强度和刚度退化,以此模拟在反复荷载下塑性铰区强度和刚度退化.对RC柱低周往复试验和振动台试验的数值模拟与分析结果表明,所建立的弯矩曲率模型结合塑性铰单元可准确地模拟RC柱在地震下的响应.     

火灾后混凝土短柱的滞回性能和损伤评定

基于7根明火加热后钢筋混凝土短柱和1根未受火的对比试件的拟静力试验结果,分析受火时间、轴压比和剪跨比对火灾后钢筋混凝土短柱滞回性能的影响情况.结合强度退化分析各试件的损伤发展过程,采用Park损伤模型对受火后短柱和未受火的对比试件的抗震性能进行损伤评定,提出一种能反映火灾高温对柱式构件抗震性能损伤影响加大的评价指标.研究结果表明:火灾后钢筋混凝土短柱在低周往复荷载作用下的滞回曲线和滞回规则与未受火对比件的相似,但受火后滞回环的稳定性较未受火的差;钢筋混凝土短柱的累积滞回耗能随着受火时间的增加,轴压比的减小,以及剪跨比的减小而减小;同一位移角下的强度退化随着受火时间的增加,轴压比的增大,以及剪跨比的增大而加快.此外,Park损伤评价模型对受火前后钢筋混凝土短柱的抗震性能损伤指数均存在超前估计的不足.     

结构损伤累积分析的研究现状和存在的问题

对国内外关于结构在地震和强风作用下的损伤累积分析研究成果进行了分类和总结，指出了各类计算方法中存在的问题，并对结构损伤累积分析研究的趋势进行了展望。     

基于剩余强度衰减退化的非线性累积损伤准则及其可靠性定寿

零件的疲劳破坏是一个损伤逐步累积、承载能力逐步下降的过程,其疲劳强度随其承受的载荷和频次而不断衰减.通过研究疲劳过程中材料剩余强度衰减退化的规律,从疲劳损伤的定义出发,把剩余强度退化通过一个衰减系数引入到损伤的定义中,提出考虑材料强度性能退化的非线性累积损伤模型来修正Corten-Dolan理论模型.该模型不但考虑了载荷间的相互作用效应,而且还考虑了载荷加载历史引起的强度退化的影响.同时提出了一种基于剩余强度衰减退化的零件疲劳寿命可靠性分析方法,即在假设剩余强度分布服从对数正态分布下,用零件的剩余疲劳损伤强度计算疲劳可靠度和预测零件疲劳可靠性寿命.通过基于修正Corten-Dolan模型的疲劳寿命预测和算例对比分析,该模型完善了传统Corten-Dolan理论模型的适用范围,提高了预测精度.以恒幅载荷作用下的疲劳可靠性描述为例,通过对比模型分析值和实验值,证实了基于剩余强度衰减退化的疲劳寿命可靠性分析模型的可行性,并可以推广至多级载荷作用下的疲劳可靠性寿命的预测.     

HRB400级钢筋混凝土柱的滞回性能分析

基于HRB400级钢筋混凝土柱的试验,对其滞回性能进行分析与研究,并对其损伤程度进行评价.通过比较两种不同的损伤模型,建议采用一个基于延性系数的损伤模型.为了找出结构(构件)的延性系数,根据试验的结果建立了其与累积滞回耗能的关系图.针对4个HRB400级钢筋混凝土柱的试验数据拟合结果,提出计算累积滞回耗能的方法.     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱的弯矩-曲率关系分析

编制了碳纤维布加固钢筋混凝土柱截面的弯矩-曲率关系分析程序,并采用该程序探讨了多种工况下碳纤维布配箍特征值、轴压比、截面尺寸、箍筋配箍特征值、纵筋配筋率和混凝土强度等参数对碳纤维布加固钢筋混凝土柱截面的弯矩-曲率关系的影响．在此基础上,提出了截面弯矩-曲率关系三折线模型中各无量纲特征参数的确定方法．结果表明,所提出的的截面弯矩-曲率关系三折线模型中,各无量纲特征参数的统计回归公式具有较好的精度．     

冷弯薄壁型钢梁的滞回性能非线性有限元分析

在确定冷弯薄壁型简支钢梁应力-应变模型的基础上,采用有限元软件ANSYS对冷弯薄壁型简支钢梁荷载-位移关系进行非线性有限元计算分析。对冷弯薄壁型简支钢梁荷载．位移关系骨架线、弯矩．曲率关系骨架线进行比较分析,主要比较了跨高比、宽厚比对其的影响。     

裙梁强度及滞回曲线的有限元分析

构件的有限单元模型和合理的滞回曲线模型是框筒结构动力分析的基础．目前对框筒结构中的裙梁研究甚少，至今未见裙梁的滞回曲线模型．本文编制了大型钢筋混凝土有限元程序HORCFE，对裙梁进行了大量单调和反复荷载下的有限元计算。得到了裙梁的滞回曲线模型．验证结果表明，单分量模型仍适用于受弯破坏裙梁的动力分析．     

地震损伤评价的累积滞回耗能计算

从地震损伤评价的角度出发,概括常见的两种经典模型的参数计算方法及存在的缺陷,并建议研究累积滞回耗能的必要性.基于4个HRB 400级钢筋混凝土柱的低周加载试验,研究累积滞回耗能的计算方法.此外,为了进行地震损伤指数的计算,根据试验结果,建立累积滞回耗能与极限位移的关系.     

非等效累积损伤模型

开展了45号钢在变幅加载下的疲劳试验,基于试验结果,对Miner模型、Manson-Halford模型、Corten-Dolan模型和叶笃毅模型的预测精度进行对比分析,并基于非等效累积损伤原则,以Miner模型和Manson-Halford模型为基础分别构建了2种新的非等效累积损伤模型.结果表明:4种模型中,Manson-Halford模型的预测精度好于其余3种模型,而本文构建的新的非等效累积损伤模型的预测结果要优于Manson-Halford模型,并且其计算模式较为简便,适宜工程应用.     

修正的钢筋混凝土结构Park-Ang损伤模型

针对钢筋混凝土结构Park-Ang损伤模型在上下界不收敛的问题提出了修正形式,然后利用美国太平洋地震工程研究中心的钢筋混凝土柱试验数据库和作者完成的试验,研究了修正后损伤模型组合系数的取值,并根据试件的轴压比、剪跨比和箍筋横向约束指标等进行非线性回归分析,得到该系数的经验表达式.对比研究表明相对于Park-Ang模型而言,采用修正后的模型计算的试验破坏点的损伤指标均值更接近于1,离散性较小,能更好地反映钢筋混凝土结构的损伤水平.最后对建筑结构中常见的钢筋混凝土构件给出了组合系数的建议值.     

型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架恢复力模型特性研究

采用梁柱纤维模型对型钢混凝土梁-角钢混凝土柱组合框架滞回全过程开展数值仿真研究,并与试验结果对比. 在大量参数分析的基础上,探讨了此类组合框架滞回曲线特点,建立了单层单跨组合框架的荷载-位移恢复力模型,该模型可综合考虑轴压比和预应力度等的影响,能对此类组合框架在水平荷载作用下的滞回性能进行预测,其结果与试验及数值仿真结果一致. 相关研究可为简化结构弹塑性动力分析提供参考.      

钢筋混凝土梁柱损伤扩展模型

从钢筋混凝土梁柱构件的损伤扩展过程出发,在加载过程中动态计算并更新模型的损伤区长度,同时结合修正的2点Gauss Radau积分方案保证损伤区长度范围内仅包含1个积分点,避免了Scott和Fenves分段纤维梁柱模型的塑性区长度敏感性问题.钢筋混凝土悬臂柱的试验与数值对比分析表明,本文模型不仅具有较好的计算精度,而且能够模拟钢筋混凝土梁柱构件的损伤扩展.     

金属材料疲劳累损伤引起的强度衰减分析

用连续介质损伤力学的方法推导了非线性损伤发展方程,考虑了加载过程应力与损伤的完全耦合效应,计及了疲劳加载循环周内和循环周间损伤累计非线性效应的完全非线性疲劳累计损伤,由损伤发展方程确定了材料剩余强度随损伤发展的衰减规律和临界损伤值。     

层布式混杂纤维混凝土冻融损伤研究

为研究层布式混杂纤维混凝土在冻融疲劳作用下的损伤演变规律,建立一混凝土抗冻劣化的损伤演变数学模型,在试验的基础上回归出普通混凝土和层布式混杂纤维混凝土的冻融损伤演化方程.结果表明,LHFRC和OC的初劣点值相同,且在劣化初始阶段具有相同的损伤演变方程;在劣化扩展阶段,LHFRC和OC均具有幂函数形式的损伤演变方程,但LHFRF损伤变量小于同期的OC,钢纤维和聚丙烯纤维有效地抑制了其内部损伤发展.     

受端部强约束的钢筋混凝土柱滞回行为仿真

基础等构件提供的端部强约束能提高柱临界截面的抗弯承载力．然而这对于按照“强剪弱弯”的抗震设计原则设计的钢筋混凝土柱并不总意味着偏于保守．提出一个组合弹簧模型，以转移临界截面位置的方式考虑这种约束效应，再通过两个柱试件滞回行为的仿真验证了模型的正确性．     

基于有限元法的钢筋混凝土结构损伤识别

结构损伤识别方法是桥梁结构健康监测系统的重要组成部分,也是目前国际上工程界研究的热点问题,具有很强的工程背景和重要的实用价值。基于此,提出了一种基于可降阶有限元模型与自适应均方误差的损伤检测方法对线性结构和非线性结构进行损伤识别,同时通过试验数据来验证该方法对结构损伤预测的有效性。试验结果说明,该方法能有效识别钢筋混凝土结构的时变非线性参数,包括刚度,强度衰减量及结构的箍缩效应,给工程实践提供重要参考价值。     

钢筋混凝土基础的冲切强度试验研究

本文从２４个钢筋混凝土试件试验结果，对基础的冲切破坏特征及影响冲切强度的主要因素进 行探讨，提出了冲切强度的理论公式，以及实用的简化公式，经计算比较，理论公式与试验结果 基本吻合，而简化计算公式与试验结果符合也良好。     

钢筋砼井壁的强度特征及设计计算

本文根据井壁模型试验的结果,对钢筋砼井壁的强度特征作了分析,发现在井壁中的配筋对提高其强度作用不大,并根据试验结果和极限平衡条件得到了井壁极限承载能力设计计算公式。     

基于刚度退化和纤维单元的RC构件损伤模型

为了评估钢筋混凝土(RC)构件的损伤状态,在Maltab中建立了基于刚度退化和纤维梁柱单元的损伤模型.首先在OpenSees中建立基于纤维梁柱单元的构件、结构数值分析模型,将分析模型所得到的纤维应力、应变值导入在Matlab中所建立的损伤模型,并计算纤维、截面、构件的损伤值.所建立的损伤模型使用再加载刚度退化定义混凝土纤维的损伤,使用低周疲劳准则定义钢筋纤维的损伤,使用塑性应变定义预应力筋的损伤,并分别使用截面抗弯刚度退化、杆端抗弯刚度退化评估截面、构件的损伤.最后,选取循环荷载作用下的一榀预应力混凝土框架结构试验,对所建立损伤模型的适用性进行验证.结果表明:该损伤模型不仅可以准确地预测构件的损伤状态,而且可通过刚度组装和静力凝聚方法在各层次损伤指数间建立紧密的联系.此外,所建立的损伤模型将来可被嵌入OpenSees,直接实现针对混凝土构件和结构的损伤评估.