CFRP钢管混凝土轴压短柱混凝土本构关系

在钢管混凝土基础上对核心混凝土的本构关系进行修正,得出了适用于CFRP钢管混凝土新型构件的核心混凝土本构关系.使用该混凝土的本构关系,利用ANSYS有限元分析软件对CFRP钢管混凝土轴压短柱构件的应力应变关系进行了数值模拟;并作了相应的8根CFRP钢管混凝土和4根钢管混凝土试件的轴压短柱承载力试验研究.数值分析所得曲线与试验所得的曲线吻合良好,证明经过修正的混凝土本构关系是一种适合于CFRP钢管混凝土轴压构件数值分析的混凝土本构关系.

人工盐雾环境下锈蚀箍筋约束混凝土本构关系

为研究人工盐雾环境下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变关系,对36个尺寸为150 mm×150mm×450 mm,配箍特征值分别为0.233,0.175,0.306,0.195,0.146,0.225,0.167,0.125,0.219的箍筋约束混凝土棱柱体试件进行了盐雾腐蚀箱加速锈蚀和轴压加载试验,得到了不同混凝土强度、不同配箍特征值、不同箍筋锈蚀率下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变全曲线.结果表明:人工盐雾环境下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变曲线随着锈蚀时间的延长而渐趋扁平,上升段向右下方偏移,峰值应力呈线性下降,峰值应变增加;在相同锈蚀时间下,高强度混凝土的峰值应力降低程度和峰值应变增大程度均比低强度混凝土小.

混凝土本构关系对抗震性能评估影响研究

为了研究混凝土本构关系对抗震性能评估的影响,运用目前已广泛应用于结构抗震性能评估的结构分析软件SAP2000,选用及比较了我国规范以及美国规范建议采用混凝土材料本构关系和SAP2000中默认的混凝土材料本构关系,分别采用集中塑性铰模型和截面纤维单元模型对比分析一幢六层RC平面框架结构构件弯矩-曲率关系和对该框架结构进行抗震性能评估。研究表明:在不同计算理论模型下,采用上述三种混凝土材料本构关系分析得到构件弯矩曲率关系和结构能力曲线差值范围都在15%以内,在具体工程结构抗震性能评估时,可直接选用SAP2000默认混凝土材料本构关系,提高结构计算收敛性和抗震性能评估效率。

钢管再生混凝土受弯构件有限元分析

目的建立再生混凝土塑性损伤模型,对已有试验进行模拟,以验证其本构关系及有限元分析的正确性.方法通过有限元软件ABAQUS建立模型,对三组圆钢管再生混凝土和三组方钢管再生混凝土梁进行有限元分析,研究不同取代率下钢管混凝土梁的受力特性.结果不同再生混凝土取代率对方钢管受弯构件影响较大,而对圆钢管构件影响较小.圆钢管再生混凝土构件受力特性和普通混凝土构件差异不大,故在不同取代率下的计算方法可同普通圆钢管混凝土一样,而对于方钢管再生混凝土则需要根据混凝土约束系数进行修正.结论模拟所得梁跨中弯矩-应变曲线和试验结果吻合较好,证明了模型的正确性.

基于试验非拟合混凝土本构方程

目的建立混凝土单轴拉伸和压缩应力-应变方程.方法基于混凝土单轴拉伸和压缩的试验数据,研究应力-应变变化规律,抛弃传统的拟合方法,直接由混凝土基本性能(初始弹性模量、峰值应力、峰值应变和应变软化性态)导出应力-应变方程.结果全程应力-应变方程由强化方程和软化方程给出,在峰值应力之前,强化方程为单调增且二阶导数为负的曲线,与试验结果曲线相符.在峰值应力之后,用不同的软化方程表示试验软化曲线.结论笔者提出的混凝土本构方程与很多实验数据相符,方程中的参数具有明显的力学意义,形式简单,便于理解,能很好的应用于混凝土本构关系的研究中.

Abaqus火灾后钢管混凝土柱混凝土本构数据计算法

采用Abaqus软件建立了模型,分析了钢管混凝土柱经历火灾后承载力的变化,并用Excel软件visual basic程序进行逻辑判断和循环语句以解决复杂问题,将计算所得数据与既有书籍数据曲线进行了对比,分析了数据求解效果。

基于CalculiX的混凝土本构二次开发

本文介绍了以开源有限元软件CalculiX为平台,进行二次开发的基本原理和流程。文中详细介绍了编制符合《混凝土结构设计规范》要求的混凝土本构材料子程序方法。并通过算例试算,验证了子程序的可行性和准确性,表明该子程序可用于混凝土结构的有限元分析,具有工程应用价值。

基于混凝土低温本构LNG储罐泄漏分析

提出一种LNG储罐泄漏分析的新型方法,针对LNG储罐泄漏条件,利用ANSYS软件建立有限元模型,采用混凝土材料在低温环境下的本构关系,进行温度、预应力、自重、液压作用下结构的变形以及罐壁受压区高的分析,并将基于常温本构的分析结果与基于低温本构的分析结果进行比对。结果表明:整个罐壁的低温区在采用同一种低温本构的情况下,与常温本构下的结果相比,结构的变形减小,截面受压区高度随温度降低而降低;当按照温度梯度的分布,罐壁的低温区采用多种低温本构进行分析时,结构的整体变形增大、截面受压区高度增大。在储罐结构设计时应考虑混凝土在低温环境下的力学特性对结构抗力的影响,尤其是温度梯度对结构抗力及截面延性的不利影响。

考虑箍筋约束的630MPa高强钢筋抗压强度发挥水平研究

在高强钢筋混凝土大偏心受压构件设计计算中纵筋抗压强度发挥水平会影响其抗压强度取值,而现行《混凝土结构设计规范》尚未对此做出明确规定。基于现行规范对630 MPa级高强钢筋混凝土大偏心受压柱的受压纵筋强度发挥水平进行了理论分析;同时设计制作了8个630 MPa级高强钢筋混凝土大偏心受压柱试件,开展单调等偏心距加载试验测得混凝土构件表面应变和高强纵筋应变,研究高强钢筋混凝土大偏心受压构件中受压纵筋实际强度发挥水平;对比分析理论计算结果与试验研究结果的差异及其产生原因,最终提出了采用箍筋约束混凝土本构模型分析高强钢筋混凝土大偏心受压柱受压纵筋强度发挥水平的新思路。研究结果表明:高强受压纵筋在试验中均发生屈服,抗压强度能够充分发挥;构件受压区应变分布仍符合平截面假定,现行规范公式的形式仍满足要求,但混凝土极限压应变的规范取值偏小导致理论计算得到的高强受压纵筋抗压强度发挥水平低;引入箍筋约束混凝土本构模型可较好地反映混凝土大偏心受压构件中高强受压纵筋抗压强度实际发挥水平,基于MANDER模型的高强受压纵筋应变计算值与试验实测值比值的平均值为1.044,标准差为0.148,变异系数为0.142,精度最高、预测结果最优。研究将为高强钢筋纳入现行规范理论分析体系,加快高强钢筋大规模推广应用提供参考和依据。

CFRP加固受损钢管混凝土轴压柱试验研究

采用4个受损轴压钢管混凝土柱试件和4个用碳纤维复合材料(carbon fiber reinforcedplastics,CFRP)加固的受损轴压钢管混凝土试件进行对比试验研究,分析两者的受力机理,评价CFRP加固受损轴压钢管混凝土承载力提高效果.结果表明:由于CFRP的环向约束,受损钢管混凝土的钢管和核心混凝土的径向变形受到了限制,受损钢管混凝土轴压承载力有不同程度提高,且其提高效果随着长细比的增加而变小;提出了加固前后受损钢管混凝土承载力计算方法,其计算结果与试验结果吻合良好.

基于混凝土损伤模型的PC梁力学性能有限元分析

为了探明混凝土塑性损伤模型中有无损伤因子对无黏结预应力混凝土梁与有黏结预应力混凝土梁力学性能的影响,通过ABAQUS软件对以往两种预应力混凝土试验梁进行有限元数值模拟分析,选择适当单元、预应力筋与混凝土之间的接触讨论有无损伤因子对其力学性能影响分析,并将得出的力位移曲线与试验结果对比。结果表明:(1)两种有限元分析结果的PC梁初期刚度与试验结果基本一致,未考虑损伤因子的有限元模型最大承载力略大于试验结果,考虑损伤因子的有限元模型最大承载力略小于试验结果,但两种模型的最大承载力与试验结果相差不大,表明有限元分析建模是行之有效的;(2)从混凝土、普通钢筋以及预应力钢筋的应力分布来看,考虑损伤因子的模型无论无黏结PC梁还是有黏结PC梁,都更符合PC梁的实际受力状况。

基于微平面模型的钢管混凝土柱承载力有限元模拟

钢管混凝土是在钢管中填充混凝土而形成的一种组合结构材料,该结构中的钢管与混凝土协同工作,优势互补,大幅提高了其极限承载能力,极大改善了构件的延性和塑性性能,故广泛应用于高层建筑、桥梁和地下空间等结构工程领域。在钢管混凝土的有限元模拟中,混凝土的材料模型极大地影响了构件承载力的计算和分析结果。尝试采用混凝土微平面本构模型,运用通用有限元分析软件,编写了混凝土微平面模型的用户材料子程序,分析钢管混凝土构件的受压承载力性能,并在已有试验的基础上进行了比较和分析。

中空夹层圆钢管混凝土短柱的压弯承载力计算法

中空夹层圆钢管混凝土短柱在轴压作用下,混凝土材料受到内外钢管约束处于三向受压状态,其抗压承载力较普通混凝土有较大提升。提升幅度与侧压应力有直接关系,侧压应力大小取决于截面尺寸及其所受轴力。现行设计方法认为同一构件在轴压和纯弯状态下侧压应力大小相同,对于偏压状态下的侧压应力如何考虑未明确说明。对此,引入与轴力相关的侧压应力系数β修正混凝土的本构关系,明确在各种受力状态下如何考虑侧压应力的影响。还提出一种应力积分算法用于计算短柱构件的极限承载力,得到短柱截面的轴力-弯矩(N-M)曲线。最后,提供若干构件在轴压、纯弯和偏压状态下的算例,验证修正后的本构模型和应力积分算法,计算结果与试验结果吻合较好。

高拱坝的非线性开裂静动力响应分析

采用混凝土非线性本构模型和破坏准则，对３００ｍ级的高拱坝在静力荷载和地震荷载联合作用下的响应进行了线性、非线性对比分析．算例分析表明，对于３００ｍ级的高拱坝，地震荷载会进一步加剧混凝土的开裂，增大压应力，使其安全储备大大降低。拱坝材料非线性的影响不可忽视．

多年冻土地区单桩横向承载力分析

以大型有限元分析软件ANSYS为平台,建立桩-冻土体相互作用的有限元模型,结合工程实例对多年冻土地区灌注桩基础在横向荷载作用下的位移和应力进行分析,并在此基础上分析桩径、冻土温度对其横向承载力的影响。

考虑徐变效应的斜拉桥钢-混结合段受力分析

为研究徐变效应对空间受力结构的影响,以某斜拉桥钢-混结合段为工程背景,从应力-应变相关性出发,选取指数形徐变度函数,构建混凝土在徐变作用下的应力-应变关系式,将新构建的本构方程嵌入Ansys APDL参数化模型中,对比分析徐变效应对钢-混结合段受力的影响。结果表明:徐变效应可显著改变结合段传力机理,削减承压板的直接传力效果,改变剪力块的传力方式,在徐变影响下,结合段顶板正应力值剧烈增长,剪力块边角区域出现应力集中,高应力区域面积扩大,同时徐变效应会改变剪力块传力比,考虑徐变效应下钢-混结合段同一截面上混凝土分配到的总荷载更高。

单轴受压应力-应变曲线试验技术综述

随着试验技术和计算技术的进步,大型复杂的混凝土结构对非线性分析提出更高的要求。由于混凝土受力具有与应力路径相关的特点,完整的非线性混凝土三维应力-应变关系很难完整依靠试验来得到。实际上,在混凝土的各种本构模型中,我们能够全面获取试验数据的也只有相对最简单的混凝土单轴受压试验。受压混凝土达到峰值应力时没有完全破坏,下降段上的残余承载力还有一定的利用价值。此外,进入下降段的受压混凝土,仍然具有消耗能量的能力。

Theoretical study on constitutive relationship of fiber reinforced polymer confined concrete

We proposed a bilinearity constitutive curve model of fiber reinforced polymer(FRP) confined concrete which includes a parabola in the first stage and a straight line in the second stage. The FRP-confined concrete has powerful confinement status and weak confinement status leading to different equations of parabola. We analyzed the impacts of factors such as confinement ratio and restrain stiffness on confined concrete compressive strength,ultimate strain and other control parameters through finite element analysis. The results show that the confinement ratio determines the confinement status,and the increase of the confinement ratio has a limited capacity to increase the compressive strength. The deformation of confined concrete is influenced by restrain stiffness. The stronger the restrain stiffness is,the less the lateral deformation is and the greater ultimate axial strain will be. The consideration of equivalent section coefficient kse is needed in the non-circular section confined concrete. We analyzed the results and proposed boundary values of strong and weak confinement styles,a peak/inflection point stress and strain model,and a compressive strength and ultimate strain model.

考虑损伤的混凝土用户材料子程序二次开发及验证

基于《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)给出的考虑损伤的混凝土本构关系,利用ABAQUS软件提供的二次开发接口,分别开发了隐式混凝土用户材料子程序UMAT及显式混凝土用户材料子程序VUMAT。采用开发的用户材料子程序,首先计算了与给定应变历程对应的应力-应变滞回曲线,然后对不同荷载作用下的钢筋混凝土柱和平面框架进行了模拟,对其分别在材料、构件和结构层次上进行了验证。结果表明开发的混凝土用户材料子程序具有较高的计算精度和效率,能较好地模拟钢筋混凝土构件或结构的静力或动力性能。

箍筋锈蚀对RC框架柱耗能能力影响研究

在钢筋混凝土构件中,箍筋不仅起着钢筋骨架的作用,而且约束构件的横向变形,改善其抗震性能。箍筋锈蚀后,其截面减小和力学性能变化会导致混凝土构件的破坏形式从延性向脆性转变。从约束指标和核心区混凝土抗压强度两方面改进约束混凝土的本构关系,合理反映箍筋锈蚀对核心区混凝土的影响。并借助OpenSees软件按此本构关系添加新材料对RC框架柱进行数值模拟,研究箍筋锈蚀对构件耗能能力的影响。最后与纵筋锈蚀引起的粘结退化对构件损伤的影响进行对比,发现箍筋锈蚀对构件的变形和损伤影响不可忽略。