基于梁柱单元的钢筋混凝土桥墩地震损伤分析

Faria-Oliver模型是一个简单而有效的混凝土损伤模型.基于Faria-Oliver模型提出了混凝土单轴损伤模型,且加以修正以更好地模拟混凝土单边效应;在ABAQUS软件平台上,编制了含有钢筋修正Menegotto-Pinto模型和混凝土单轴修正Faria-Oliver损伤模型的用户材料子程序VUMAT,建立了纤维模型等效模拟方法;分别模拟了一钢筋混凝土桥墩试件的循环加载试验和一钢筋混凝土桥墩试件的振动台试验,模拟结果与试验结果基本吻合.研究表明:本文所给出的单轴本构模型及纤维模型等效模拟方法有效、适用;基于梁柱单元的钢筋混凝土桥墩地震损伤分析不仅计算效率高而且提供了地震损伤演化过程信息,具有较强的工程实用性.     

往复荷载下锈蚀钢筋混凝土粘结滑移劣化模型

基于已有往复荷载下未锈蚀钢筋混凝土构件的粘结滑移模型,考虑了钢筋锈蚀的影响,从细观的角度对粘结滑移外包线、粘结强度衰减系数、摩擦粘结强度衰减系数、反向粘结强度以及残余粘结强度和其所对应的滑移值进行了理论上的推导和修正,提出了低周往复荷载下考虑循环劣化的锈蚀钢筋混凝土构件的粘结滑移模型,将理论所得的数据和已有实验数据进行对比,结果吻合较好.研究结果对考虑钢筋锈蚀条件下混凝土构件的抗震性能有参考价值.     

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.     

扁梁柱节点在低周往复荷载作用下的有限元分析

文章通过有限元分析软件ANSYS对钢筋混凝土扁梁柱节点的非线性分析,得出等宽扁梁自由端在竖向低周往复荷载作用下的滞回曲线与试验滞回曲线形状比较吻合,从宏观上分析了其抗震性能,并且较好地模拟了结构在节点处形成的交叉裂缝;用不同的轴压比对扁梁柱节点进行模拟,得出不同轴压力对扁梁柱节点抗震性能的影响及其相应的初裂荷载与极限荷载,用计算结果与相应的实验结果进行比较,误差较小,满足实际要求.     

双向水平荷载作用下钢筋混凝土柱全过程分析

提出了一种用钢筋和混凝土单轴应力－应关系计算任意加载路径下钢筋混凝土柱荷载－位移关系的理论计算方法。其中考虑了钢筋的滑移变形和混凝土的塑性变形。通过对不同加载路径的９根试验进行试算，计算结果与试验结果吻合较好，表明本计算方法在实际应用中是可行的。     

脉冲荷载作用下钢筋砼梁破坏形态分析

在冲击,爆炸等脉冲荷载作用下,地下防护结构的破坏形态比核武器作用下的要复杂得多,可能由原来的延性弯坏变为脆性剪坏。以常规武器作用下土中浅埋钢筋混凝土框架结构为背景,将其顶板简化为梁或单向板,并基于Timoshenko梁理论,采用有限差分方法,分析了钢筋混凝土梁或单向板的早期动力响应,最后提出了一种爆炸中荷载作用下钢筋混凝土梁或单向板破坏形态的弹性预报方法。计算分析结果表明,预报方法与试验观察结果基本一致,具有一定的工程实用价值。     

往复荷载下预制预应力混凝土梁柱接合部受力性能数值模拟

预制预应力混凝土梁柱接合部(PPC-BCC)作为结构构件间柔性连接的主要形式,在建筑、桥梁等结构中具有广阔的应用前景.文中探讨了基于三维杆系结构纤维模型程序实现复杂受力状态下PPC-BCC数值模拟的方法和途径,建立了符合PPC-BCC主要结构特性和受力特点的有限元建模方式.计算结果与试验结果对比表明:由于采用了完善的材料滞回模型和合理的有限元建模方式,本文方法及程序可以较准确用于复杂受力状态下PPC-BCC受力性能的数值模拟.     

爆炸荷载下钢筋混凝土柱的动力响应及破坏形态分析

在冲击、爆炸荷载作用下结构底层柱的破坏可能导致结构的连续倒塌.利用LSDYNA对爆炸荷载下钢筋混凝土柱的动力响应进行了数值模拟.建立了三维实体钢筋混凝土柱模型,爆炸荷载施加在柱子的前表面.钢筋采用塑性硬化模型.混凝土材料采用脆性损伤模型,考虑了损伤及应变率效应.分别对矩形截面、方形截面的柱子在不同折合距离时的侧向位移和失效情况进行了分析.从结果可以看出,在配筋率相似的情况下,截面面积对柱子的动态响应具有显著的影响.当折合距离约为2.0时,爆炸荷载对两种截面钢筋混凝土柱的影响均可以忽略不计.     

局部荷载作用下立井井壁破坏形式研究

针对立井井壁受局部荷载破坏问题,如因破壁注浆压力过大而导致的井壁破坏,采用有限元数值分析的技术手段,利用大型通用软件ANSYS建立了钢筋混凝土立井井壁的三维有限元模型,详细分析了其在局部荷载作用下应力、应变以及最终失稳形态,找出了其最先破坏位置以及破坏发展过程,指出了与均布荷载作用下破坏形式的不同,为实际工程中立井井壁加固位置的确定及破壁注浆极限压力的确定提供一定的理论依据。同时将ANSYS的屈曲分析应用到立井井壁极限承载力的分析中,避免了繁琐的理论解析过程,建立了一种能够迅速判断立井井壁在局部荷载作用下极限承载力的方法,可以为壁后注浆加固工程进行及时的指导,在现实工程中有着极为广阔的应用。     

基于声发射监测循环载荷下岩石损伤过程

应用声发射技术对循环载荷下岩石损伤过程进行了实验研究.基于加卸载响应比理论和损伤力学理论建立了循环载荷下岩石破坏过程中的内部损伤和声发射关系的数学模型,分析了循环加载方式下的岩石损伤演化过程和岩石失稳破坏的前兆.实验结果表明,岩石加载的声发射活动规律反映了其损伤过程;在循环加载条件下,随着载荷的增加,岩石在卸载过程中的损伤逐步增大,声发射数加卸载响应比Y值逐渐减小;对于大多数岩石试样而言,在其处于弹性变形后期时,声发射数加卸载响应比Y值达到(或接近)1并在小范围内波动,可以作为岩石失稳破坏的前兆,这对于循环载荷下岩石失稳破坏具有预测意义.     

钢筋砼异形柱在不同加载方向的受力性能分析

采用基于有限单元柔度法的纤维模型梁柱单元对不同轴压比的钢筋混凝土异形柱在不同加载方向下的受力性能进行模拟分析,并分别从承载力、刚度及延性3个方面进行比较,从而为异形柱的受力性能分析及抗震设计提供参考依据.结果表明,L形和T形柱在不同方向上的承载力、刚度及延性相差较大,而十形柱在不同方向上的承载力、刚度及延性则比较接近.     

利用ADINA的CSRC柱轴压性能数值模拟

通过6个核心型钢混凝土CSRC柱试件的轴压性能试验,并利用高级结构非线性及流固耦合计算系统(ADINA)进行10个试件的有限元数值模拟试验,研究不同配箍特征和配钢率对混凝土柱轴心抗压承载力及轴向变形性能的影响.试验结果表明,混凝土轴压柱试件配置的配钢率分别为1.63%,2.88%,4.02%,核心型钢的极限承载力可分别提高11.9%,26.8%,40.7%,极限变形可分别提高32.3%,52.0%,75.8%.增加试件体积配箍率可有效提高试件的轴向变形能力,并改变试件的脆性剪切破坏形态为整体压溃.采用不同的混凝土本构建立有限元模型,对比分析表明,计算结果与试验结果吻合较好.     

纤维薄板厚度对增强RC梁破坏模式的影响

采用理论推导与实验验证的方法,探讨碳纤维薄板厚度对增强钢筋混凝土(RC)梁破坏模式的影响．文中首先通过理论分析,提出了增强RC梁破坏模式的判断方法及公式,随后据此对4组试验梁的破坏模式进行了推定．理论推定结果表明,碳纤维薄板增强RC梁的破坏模式随着碳纤维薄板厚度的变化而改变,4种破坏模式(纤维薄板拉断、界面剥离或钢筋保护层剥离、混凝土压碎和混合破坏模式)分别对应于碳纤维薄板的某一厚度区间．文中最后通过实验验证了上述推定结果．     

钢筋混凝土异形柱框架节点核芯区受力性能非线性有限元分析

针对抗震设防烈度为8度第二组(0.2g)的某异形柱框架结构,运用PKPM软件对结构进行弹性分析,得到首层异形柱的三种类型(L形、T形、十形)节点的梁端及柱端的内力组合值基本参数;再采用有限元分析软件ABAQUS,对各节点在荷载作用下核芯区混凝土受力性能进行分析,得到结构的薄弱环节以及受力破坏特征,为异形柱框架结构在地震作用下的整体工作性能提供理论分析方法。     

低周反复荷载下无机锚固料后锚固压弯构件试验研究

为了研究无机锚固料植筋构件的抗震性能,以轴压比（0．2和0．4）、锚固长度（15D和20D）为控制参数设计了8个钢筋混凝土压弯构件．试验过程中试件的两端加轴向荷载,节点处施加往复荷载,通过试验对比分析了各构件在反复荷载下的极限承载能力、极限变形能力与耗能能力．结果表明,无机锚固料后锚固压弯构件在低周反复荷载作用下的极限承载能力与整浇构件理论计算值相近,但植筋深度为15D的压弯构件的延性比和能量耗散系数较低,植筋深度为20D的构件的延性比大且耗能能力高,满足抗震性能的要求．     

爆炸作用下RC柱损伤快速评估模型

基于BP神经网络,以7个结构参数和2个荷载参数作为输入,损伤值作为输出,建立了爆炸作用下钢筋混凝土(RC)柱损伤的快速评估模型.在模型中,采用以精细化有限元模拟得到的1,032组RC柱损伤的数据训练网络,采用遗传算法和粒子群算法优化网络的初始权值和阈值,并以216个新损伤样本对模型的预测能力进行测试.研究表明,所建立的评估模型能够较准确地用于爆炸作用下RC柱损伤的快速评估;所得到的损伤分区图可以有效并直观地用于RC柱的爆炸风险评估.     

高延性聚酯纤维加固RC柱的抗震性能研究

为研究高延性聚酯纤维和增加柱脚配筋两种加固方法对RC柱的抗震性能的影响,进行了3组7根RC加固柱的水平低周反复荷载试验,分析试件的破坏特征、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及耗能。结果表明,采用高延性聚酯纤维加固的方法能够约束混凝土的横向变形,充分发挥钢筋的性能,对提高试件的延性和耗能效果显著。2层纤维带加固效果优于1层纤维带;但和增加配筋的加固方法一样,对提高试件的承载力效果一般。采用高延性聚酯纤维和增加配筋及其长度的综合加固方法,既能够有效地增加试件的承载力,而且显著地增大试件的延性和耗能,提高试件的抗震性能。     

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．