基于损伤比强度理论的约束钢纤维混凝土塑性-损伤模型及应用

为建立钢纤维混凝土(SFRC)三轴塑性-损伤模型(CDP),采用普通混凝土三轴塑性-损伤模型构建方法,对已有钢纤维混凝土单轴力学性能试验数据库进行整理分析,提出适用于不同钢纤维体积分数下混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度、弹性模量、受压峰值应变与受拉峰值应变的统一计算公式以及钢纤维混凝土单轴受压、受拉应力-应变骨架曲线和卸载刚度表达式。根据钢纤维混凝土损伤比强度理论,推荐了塑性-损伤模型中的三轴强度及其他参数,提出约束钢纤维混凝土三轴塑性-损伤模型。结果表明,在钢筋钢纤维混凝土简支梁静力加载、短柱轴压加载以及悬臂柱低周反复加载的有限元模型分析中,所提模型的计算结果与试验结果符合良好。

高轴压比拉筋圆钢管混凝土柱界面滑移行为与抗震性能研究

高轴压比下普通钢管混凝土柱的抗震性能略差,与其他钢管内约束混凝土构造措施相比,横向拉筋构造可高效提升高轴压比下钢管混凝土柱的约束效率和抗震性能。在高轴压比圆形、方形拉筋钢管混凝土抗震性能试验成果的基础上,采用ABAQUS软件建立三维实体有限元精细化计算模型并进行试验验证,随后开展单调加载和滞回加载下拉筋钢管混凝土柱受力性能的参数分析,探讨拉筋对钢管与混凝土界面滑移、应力水平和抗震性能的影响规律。分析结果表明:1)压弯荷载下钢管和混凝土之间存在界面滑移行为,使得加载过程中钢管和混凝土中性轴高度变化不一致,当滞回加载时混凝土受拉面积大幅度减小,混凝土和钢管中性轴的差异愈发增大,相对滑移更大,最终混凝土全截面受压而钢管抗弯;2)当钢管用钢量保持不变而端部布置拉筋算例后,钢管和混凝土中性轴的差异减小,钢管和混凝土之间界面滑移减小使得抗弯刚度提升10%,拉筋由于直接约束混凝土,使得钢管纵向拉应力和混凝土纵向压应力水平都得以提升且应力水平更均匀,以及钢管受拉区面积增大而混凝土受压区面积减小,导致钢管截面受压区高度降低从而极限承载力提升20%~50%;3)滞回加载下拉筋有效提升钢管混凝土柱的抗震性能,当钢管混凝土柱整体用钢量保持不变时,高轴压比钢管混凝土柱的刚度可维持不变,承载力提升10%~20%,耗能能力提升2倍,钢管和拉筋约束混凝土而耗能提升约1倍,使得钢管受压区高度降低导致构件转动能力大幅度提升,钢管塑性耗能能力得以充分发挥,因此钢管耗能提升约3倍。