方钢管混凝土柱与钢梁半刚性连接节点的恢复力本构模型

本文在试验研究和有限元模型修正的基础上,对两类方钢管混凝土柱与钢梁半刚性连接节点——缀板连接节点和穿芯螺栓-端板连接节点进行反复荷载作用下的非线性有限元参数分析,结果表明：影响缀板连接节点转动性能的主要因素是缀板的厚度,影响穿芯螺栓-端板连接节点转动性能的主要困索是端板厚度和螺栓直径等。进而通过回归分析建立了上述两类节点弯矩-转角恢复力模型的简化计算公式,可供工程设计与数值简化计算参考。     

反复荷载作用下矩形钢管混凝土树状节点的非线性分析

本文在确定了往复应力作用下钢管混凝土的钢材和核心混凝土的应力-应变关系的基础上,利用纤维杆元模型,有限元模型对钢管混凝土Y形柱和十字形钢梁连接的节点的荷载-位移滞回关系曲线及其骨架曲线进行了计算,并与试验结果进行了比较。结果表明：由纤维杆元模型与试验所得的低周反复荷载作用下的骨架曲线极为相似,但在峰值荷载后差异较大;由纤维杆元模型和有限元所得的在低周反复荷载作用下滞回曲线也与在反复荷载作用下试验所得的结果相一致。纤维杆元模型能准确地预测节点的弹塑性行为和整体抗震性能,可用于节点滞回性能的非线性参数分析研究。在此基础上研究了方钢管混凝土柱的轴压比,宽厚比及核心混凝土强度对节点受力性能的影响。     

再生混凝土框架顶层角节点的抗震性能试验研究

通过对3榀再生混凝土框架顶层角节点(再生粗骨料掺量为100%)在低周反复荷载作用下的抗震性能试验,对试件的破坏形态、延性、耗能能力等进行了分析。研究表明,再生混凝土框架顶层角节点试件在低周反复荷载作用下经历初裂、通裂、极限、破坏4个阶段,最终呈节点核心区剪切破坏。位移延性系数在3.27～3.95之间,具有良好的抗震性能,可用于有抗震设防要求的框架。采用ANSYS软件建立了节点的有限元计算模型,进行了单调荷载下的有限元非线性分析,得到了骨架曲线和试件的应力分布形态,有限元计算结果与试验结果吻合较好。采用《混凝土结构设计规范》规定的公式对角节点抗剪强度进行了计算并与试验数据相比较,发现计算值偏于不安全。     

基于ABAQUS的传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点有限元分析

在传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点抗震性能试验的基础上,采用ABAQUS非线性有限元软件对传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点进行单调荷载作用下的有限元分析。通过对模型的有限元分析,得到了此类节点的变形图、混凝土受拉损伤分布图、最大主塑性应变云图和单调荷载作用下的P-Δ骨架曲线等。并且对节点体积配箍率、轴压比及上梁和下梁间距等影响此类节点抗剪承载力的主要因素进行了分析。结果表明:利用ABAQUS对传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点的有限元分析结果与试验结果符合较好;随体积配箍率的增大,节点抗剪承载力提高幅度降低;随轴压比的增大,节点抗剪承载力和延性均得到不同程度的提高;上梁和下梁间距的变化对节点抗剪影响较小,考虑到上梁和下梁的协调性及建筑的美观性,建议在不影响建筑的美观基础上,上梁和下梁间距可以适当增大,以提高节点的抗剪能力。     

循环荷载下MCFT混凝土结构模型

本文将单调荷载下MCFT模型发展到循环荷载并开发到通用有限元软件ABAQUS上,循环荷载下的MCFT模型是由单调荷载下的混凝土拉压曲线结合本文设定的混凝土加载卸载路径而成,编制的ABAQUS程序可以分析钢筋混凝土平面应力结构受循环荷载作用的非线性性能。通过柱、梁、剪力墙以及框架边、内节点实例分析,验证本文编制的程序对多种类型的结构分析都具有有效性。得出的主要结论是本文编制的程序可以准确计算循环荷载作用下钢筋混凝土结构的极限承载能力,数值分析的滞回曲线能很好地模拟出试验曲线的捏拢效果,表明本文方法对ABAQUS自带模型的改进是明显的。     

钢筋混凝土筒体的非线性有限元分析模型

本文提出了一种反复荷载下混凝土材料的本构模型，该模型采用平面应力状态下的弥散正交裂缝假设，钢筋采用弥散假设，并考虑了屈服、应变硬化、循环卸载与再加载规则等因素。该本构模型与其他模型相比，具有简便有效的优点。在此基础上，本文采用八结点平面应力单元建立了钢筋混凝土核心筒体非线性有限元分析模型，并对试验模型进行了非线性分析，计算结果与试验结果吻合较好。     

锈蚀钢筋混凝土柱的强度-变形分析模型

对锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能进行了试验研究,分析锈蚀试件的破坏过程和破坏特点,重点研究了柱纵筋锈蚀率和轴压比对锈蚀钢筋混凝土柱受力性能的影响。在试验研究基础上,对反复荷载作用下钢筋混凝土柱的分析模型进行修正,建立了锈蚀钢筋混凝土柱的压-剪-弯交互作用分析模型,应用改进斜压场理论、传统截面分析法对锈蚀钢筋混凝土柱的受剪机理、受弯机理进行分析,通过锈蚀压弯构件轴向应变的变形协调将受弯模型和受剪模型结合,最终计算获得锈蚀钢筋混凝土柱的承载能力和极限变形,并通过12根锈蚀钢筋混凝土柱的试验结果对建议分析模型进行了验证。研究结果表明:锈蚀钢筋混凝土柱承载能力试验值与计算值之比的平均值为1.107,方差0.010,吻合较好;锈蚀试件按建议分析模型计算得到的极限变形与试验数据接近,平均值为0.873,方差0.051。因此,建议模型可分析水平反复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱的极限变形和承载能力。     

密肋壁板结构宏观模型及非线性时程反应分析

采用SAP程序中的Link单元进行了密肋壁板结构非线性时程反应分析。推导了Link单元的刚度矩阵,确定了相对转动中心高度。并结合钢筋混凝土柱轴向恢复力模型和密肋复合墙体水平抗侧恢复力模型,给出了Link单元竖向和水平连接弹簧非线性力-位移关系的计算公式。采用Link单元建立了密肋壁板结构宏观有限元分析模型,并对1/10比例振动台模型试验进行了非线性时程反应分析。结果表明:计算结果与试验结果吻合良好,这说明采用Link单元可以较好的模拟密肋壁板结构的动力非线性行为。     

钢筋混凝土梁柱边节点抗震性能参数分析

通过2个钢筋混凝土梁柱边节点的低周反复荷载试验,从骨架曲线、变形能力和耗能等方面对边节点的抗震性能进行了研究,进一步应用有限元程序ABAQUS对梁柱边节点进行有限元参数分析,研究轴压比和配筋率对节点抗震性能的影响。研究结果表明:随着柱端弯矩增大系数的提高,边节点试件的破坏模式从柱端混凝土压溃破坏转变成梁端塑性铰破坏,现行规范规定柱端弯矩增大系数有效实现了"强柱弱梁"预期设计目标;若边节点试件发生梁端破坏,柱轴压比变化对钢筋混凝土节点承载力和抗震性能影响甚微;随着柱配筋率逐步提高,框架梁梁端出现了塑性铰,显著提高了节点的承载力和抗震性能。     

GFRP套管钢筋混凝土柱恢复力模型的试验研究

GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)套管钢筋混凝土柱是一种新型的组合结构形式,为研究其抗震性能,对8根GFRP套管钢筋混凝土柱进行低周反复荷载作用下的试验研究。主要研究了轴压力大小、混凝土强度及FRP管与基础的连接方式对GFRP套管钢筋混凝土组合柱的变形能力和滞回特征的影响,根据GFRP套管钢筋混凝土组合柱在低周反复荷载作用下滞回曲线的特点,采用截面层纤维模型法对试件截面进行全过程分析获得骨架曲线。通过试验数据回归分析确定加卸载规则,提出了适合于GFRP套管钢筋混凝土组合柱的恢复力模型,并与试验结果进行了比较,计算模型与试验结果吻合良好。     

钢筋混凝土框架结构震后可存活概率预测方法研究

针对当前钢筋混凝土震后存活预测相关方法存在预测值与实际值拟合度低的问题,提出基于有限元的钢筋混凝土框架结构震后可存活概率预测方法。利用混凝土本构模型关联数值和钢筋本构模型数值计算,实现钢筋混凝土框架材料本构模型关联数值分析。结合建筑和结构施工图实现钢筋混凝土有限元模拟,将钢筋混凝土框架有限元模型的最大竖向荷载作为结构整体构造竖向极限承载力,并引入随机Pushdown方法及随机竖向IDA法得到钢筋混凝土框架震后可存活概率。经实验证明,将有限元应用至钢筋混凝土框架结构震后可存活概率预测中切实可行;预测值与实际值拟合度高于目前常用方法。所提方法的性能完善,可为该领域发展提供可借鉴的信息。     

不同加载路径对钢筋混凝土L形柱抗震性能的影响

为了进一步探讨复杂加载路径下钢筋混凝土L形柱的受力性能,采用基于有限单元柔度法纤维模型梁柱单元,对忽略剪切和扭转影响的钢筋混凝土L形柱在不同加载路径下的抗震性能进行了计算机模拟分析,研究了不同加载路径对钢筋混凝土L形柱承载力、延性、累积滞回耗能等的影响。结果表明,现有钢筋混凝土L形柱抗震性能评定方法应作适当调整,以考虑加载路径对评定结果的影响。     

应变率对钢筋混凝土剪力墙动态性能的影响

采用有限元软件ABAQUS中的显示动力分析模块ABAQUS/Explicit,分别对钢筋混凝土剪力墙准静态和高应变率动力荷载作用下的响应进行了数值模拟;通过比较高应变率与准静态加载下的分析结果,探讨了地震作用下应变率对钢筋混凝土剪力墙动态性能的影响。研究结果表明,受应变率效应的影响,混凝土和钢筋的动态力学行为发生了变化,动力荷载作用下的钢筋混凝土剪力墙的承载能力有一定程度的提高,故在对钢筋混凝土结构进行抗震分析时,应适当考虑应变率效应。     

钢筋混凝土开洞剪力墙结构抗震非线性有限元分析

本文以钢筋混凝土开洞剪力墙结构为研究对象，建立了该类结构动力非线性有限元分析计算及该类结构静力非线性pushover有限元分析计算的基本过程，并编制了相应的计算机程序．通过与实验分析结果的比较，检验了本文动力非线性有限元分析计算方法的准确程度，验证了静力非线性pushover有限元分析方法应用于开洞剪力墙抗震非线性性能评估的可靠性。     

Finite element analysis of damage and failure of reinforced concrete members under earthquake loading

This paper presents a three‐dimensional analysis framework, based on the explicit finite element method, for the simulation of reinforced concrete components under cyclic static and dynamic loading. A recently developed triaxial constitutive model for concrete is combined with a material model for reinforcing steel which can account for rupture due to low‐cycle fatigue. The reinforcing bars are represented with geometrically nonlinear beam elements to account for buckling of the reinforcement. The strain penetration effect is also accounted for in the models. The modeling scheme is used in a commercial finite element program and validated with the results of experimental static and dynamic tests on reinforced concrete columns and walls. The analyses are supplemented with a parametric study to investigate the impact of several modeling assumptions on the obtained results.     

An efficient three‐dimensional solid finite element dynamic analysis of reinforced concrete structures

Most of the finite element analyses of reinforced concrete structures are restricted to two‐dimensional elements. Three‐dimensional solid elements have rarely been used although nearly all reinforced concrete structures are under a triaxial stress state. In this work, a three‐dimensional solid element based on a smeared fixed crack model that has been used in the past mainly for monotonic static loading analysis is extended to cater for dynamic analysis. The only material parameter that needs to be input for this model is the uniaxial compressive strength of concrete. Steel bars are modelled as uniaxial elements and an embedded formulation allows them to have any orientation inside the concrete elements. The proposed strategy for loading or unloading renders a numerical procedure which is stable and efficient. The whole process is applied to two RC frames and compared against existing experiments in the literature. Results show that the proposed approach may adequately be used to predict the dynamic response of a structure. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

应变率对钢筋混凝土柱动态特性的影响

文中以OPENSEES有限元软件为工具,利用基于柔度法的钢筋混凝土柱纤维单元,考虑钢筋与混凝土材料的应变率效应,对钢筋混凝土柱进行了动态响应分析,并用试验结果验证了文中方法的正确性.通过数值模拟,研究了钢筋混凝土柱在不同轴压比、不同混凝土强度、不同纵筋率条件下的动态力学特性.结果表明,随着轴压比的提高,钢筋混凝土柱的应...     

往复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱黏结滑移模型及数值模拟研究

为实现地震作用下锈蚀钢筋混凝土柱精细化数值模拟分析,基于已有研究成果建立往复荷载作用下锈蚀钢筋与混凝土间的黏结滑移本构模型:结合课题组前期试验结果,采用ABAQUS有限元分析软件对建立的黏结滑移本构模型进行有效性验证,通过对数值计算结果与试验结果之间误差分析,进一步对黏结滑移模型中的摩擦黏结应力系数和退化系数进行修正,最终建立更为合理的锈蚀钢筋与混凝土间黏结滑移本构模型。通过数值计算结果与试验结果的再次比较,验证修正后黏结滑移本构模型的有效性。结果表明:修正后的锈蚀钢筋与混凝土间黏结滑移模型可更好地反映往复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱的滞回性能。该成果可为地震作用下锈蚀钢筋混凝土结构的数值分析计算提供理论参考。     

基于响应面的预应力混凝土桥动力有限元模型研究

建立了基于正交实验的响应面模型和精细有限元模型,并将其用于中华大桥的有限元模型修正,通过实测动力数据对修正后的有限元模型计算结果进行了验证。基于修正后的有限元模型,分析了预应力对预应力钢筋混凝土桥梁模态信息（频率和振型）的影响,以及单元类型对桥梁模态频率的影响。结果表明,修正后的有限元模型能够比较准确地反映桥梁实际结构的动力特性,基于响应面模型和遗传算法的修正方法可有效地用于大桥的健康监测和状态评估;预应力对预应力钢筋混凝土桥梁模态信息的影响较小,建模时可不予精确考虑;对于由多根预应力混凝土梁组成的桥梁体系,采用实体单元分析较好。     

型钢混凝土低矮剪力墙抗震性能试验研究

剪力墙构件是现代高层建筑结构中的主要抗侧向力构件.为了对比型钢桁架混凝土组合低矮剪力墙与型钢框架混凝土组合低矮剪力墙以及普通钢筋混凝土低矮剪力墙在地震作用下的抗震性能,本文进行了四榀1/4缩尺模型的低矮混凝土剪力墙在单调和低周反复荷载作用下的对比试验,其中单调加载试验包括一榀内置型钢桁架的型钢混凝土组合低矮剪力墙,反复加载试验包括一榀普通钢筋混凝土低矮剪力墙、一榀内置型钢框架的型钢混凝土低矮剪力墙和一榀内置型钢桁架的型钢混凝土低矮剪力墙,给出了各试件的刚度、承载力、变形、延性和破坏形态等试验结果,并对其进行分析.试验结果表明,在这三种墙体中,型钢桁架混凝土组合低矮剪力墙的承载力、变形能力、耗能能力较其他类型剪力墙好,并为型钢桁架混凝土组合低矮剪力墙在实际中的应用提供了试验依据.