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。

型钢混凝土柱粘结滑移本构关系与粘结滑移恢复力模型

进行了弯矩、轴力、剪力共同作用下型钢混凝土柱的粘结滑移性能试验。以试验所得的粘结应力-滑移关系曲线为基础,定义了三个特征粘结应力点,并提出了特征粘结强度、特征滑移的统计回归计算公式,建立了型钢混凝土柱距柱底50mm处的基准粘结滑移本构模型。以基准粘结滑移本构模型为基础,引入反应不同位置粘结应力和滑移分布差异的位置函数,建立了型钢混凝土柱任意位置的粘结滑移本构关系。综合考虑反复荷载作用下型钢混凝土柱粘结强度、滑移刚度退化规律,建立了型钢混凝土柱粘结滑移恢复力模型,提出了恢复力模型中骨架曲线、加卸载刚度的确定方式,加卸载路径、强度衰减规律以及滞回环规则。研究结果为型钢混凝土柱考虑粘结滑移的有限元分析和地震反应全过程分析提供了必要条件。

型钢混凝土基准粘结滑移本构关系试验研究

进行型钢混凝土标准推出试件试验,对型钢混凝土粘结滑移性能和粘结滑移受力机理研究.根据荷载-加载端滑移曲线的试验研究结果,建立型钢混凝土特征粘结强度、特征滑移的统计回归计算公式,并提出型钢混凝土粘结滑移本构关系数学模型.进一步采用所建立粘结滑移基准本构模型对型钢混凝土推出试件进行AN SY S数值模拟分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好.研究结果表明,所建立型钢混凝土粘结滑移本构模型简单实用,并且能较全面的反映混凝土强度等级、横向配箍率、型钢埋置长度和型钢保护层厚度等主要影响因素的影响,可为型钢混凝土粘结滑移性能和型钢混凝土结构数值模拟技术研究提供参考.

新型复合墙体的有限元建模技术研究

密肋复合墙体作为密肋壁板结构的主要受力构件,其受力特性、构造处理和连接方式比较复杂。用非线性有限元分析方法可以给出密肋复合墙体内力和变形发展的全过程、描述裂缝的形成和扩展以及墙体的破坏过程、破坏形态,对于实际工程和科学研究具有足够的精度;同时,针对试验研究的局限性,通过试验验证的有限元计算模型可以提供结构更多的反应信息,从而建立更为有效的结构简化计算模型。

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.

混凝土高温力学特性与本构方程

采用微波炉加热方法建立了一套有效的混凝土高温单轴压缩试验技术，获得混凝土在温度为16~650℃时的应力应变曲线，试验结果分析表明混凝土经高温损伤后，混凝土强度下降，峰值应变增大，弹性模量减小。在此基础上，定义温度软化因子与损伤变量，以经典损伤理论模型为基础，借用混凝土微单元的强度概率分布函数，结合混凝土宏观高温力学特性，构建了一个统一方程来描述混凝土在高温时的受压损伤全过程，结果表明该混凝土本构模型与试验结果吻合较好，方程简单，物理参数含义明确，便于应用。

橡胶隔振器静态力-位移关系计算方法的研究

测试了橡胶试片在单轴向拉伸、等双轴拉伸和平面剪切应力-应变状态下的应力-应变关系。利用测试得到橡胶试片在不同状态下应力-应变关系,和应用不同的本构模型,拟合得到了不同模型的材料常数。以两个橡胶悬置为研究对象,对橡胶隔振器进行三向静态力-位移特性分析,并与测试值进行对比。橡胶悬置1主要承受拉压变形或剪切变形,而悬置2则同时承受拉压和剪切变形。以悬置1和悬置2为研究对象,应用Mooney-Rivlin本构模型,计算分析了利用不同应力-应变状态得到的本构模型常数对橡胶隔振器力-位移关系计算结果的影响。以悬置2为研究对象,采用同一种应力-应变状态获取的本构模型常数,分析了本构模型对橡胶隔振器静态力-位移特性计算结果的影响。

FRP筋混凝土粘结滑移模型的研究和试验分析

本文详细介绍了国内外关于FRP筋与混凝土粘结滑移本构关系模型的研究成果和现状,探讨了各模型的曲线特征,通过表面变形CFRP筋混凝土的拔出试验得到了较为理想的连续的粘结-滑移关系曲线,并将试验所得的曲线与国内外现有的几种模型曲线在各个阶段的吻合情况进行了对比分析。

钢筋混凝土三维非线性有限元分析的复合式模型

本文简要介绍了钢筋混凝土有限元传统模型,提出了三维钢筋混凝土结构非线性有限元分析复合式模型.该模型用不同方法处理计算钢筋混凝土拉区和压区:拉区钢筋采用杆件单元模型,压区钢筋混凝土则采用整体式模型.同时,引人了混凝土非线性本构关系和多轴强度准则.该模型可以适用于大型复杂钢筋混凝土结构的三维非线性有限元分析,并可以进一步实现应力应变全过程、混凝土裂缝等分析,且使用方便.所附算例表明,使用该模型能较好符合试验结果.

混凝土单轴应力—应变关系的平行杆系模型

从断裂力学角度对混凝土在单轴受压时的破损机理和软化特性进行了分析,指出劈裂裂纹面的失稳弯折是其主要原因.建立了一种平行杆系模型用以描述上述机制,并据此提出了损伤指标.针对几种普通强度等级的素混凝土和相应的约束混凝土确定了平行杆系模型的具体参数,并对比分析了不同混凝土的杆系分布特征及产生机理.

中低速荷载下FRP与混凝土界面本构模型开发

纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,简称FRP)常被用于加固钢筋混凝土结构,FRP与混凝土的粘结性能是确保加固效果的关键,但目前缺乏合适的考虑FRP与混凝土界面行为非线性和滑移速率效应的本构模型.本研究基于LS-DYNA子程序开发平台,进行了本构模型开发,该模型考虑了界面本构非线性关系及滑移速率效应对界面剪切模态断裂能G^(II)_f的影响,完整定义了中低速荷载(滑移速率为10^(-7 )～10^(-3 ) m/s)作用下FRP与混凝土界面的动态粘结-滑移关系.采用该模型对FRP与混凝土界面单元受中低速荷载作用的纯剪切模态进行有限元模拟,有限元计算结果表明,该本构模型可以准确反映中低速荷载作用下FRP与混凝土界面的动态粘结-滑移关系.

基于Ottosen本构关系的混凝土三维损伤模型

提出基于混凝土已有本构模型建立混凝土三维损伤模型的方法,该方法无需再进行新的参数标定,计算损伤不必通过对损伤演化方程的积分获得。基于Ottosen本构模型建立了相应的损伤模型,就损伤参量和Ottosen非线性指标的不同选取方式,对典型比例加载情形的全过程进行损伤分析,发现基于刚度下降和基于变形能力损失的两种不同损伤描述具有互补性,非线性指标采用比例增大法计算较为简单合理。

桥用高强混凝土的强度特性与本构关系研究

在收集了大量国内外资料的基础上,归纳总结得出高强混凝土的力学特性,并与普通混凝土的力学性能相比较,得出二者的根本差别。针对高强混凝土非线性计算的需要,结合计算软件,提出高强混凝土的本构模型和有关计算参数的建议值,可供非线性计算采用。

矩形钢管混凝土受弯构件材料本构关系与失效判据研究

为了正确评估矩形钢管混凝土(CFST)受弯构件的承载力,提出钢管和核心混凝土材料本构关系的修正模型,建立CFST受弯构件的承载力失效判据。首先,考虑受拉区钢管双轴受拉有利应力状态及受压区钢管双轴拉压不利应力状态,并基于矩形CFST轴压短柱试验数据库,通过回归分析建立约束混凝土峰值应力表达式,在此基础上建立矩形钢管混凝土材料本构关系的修正模型。其次,基于构件承载能力极限状态,并合理考虑受拉区钢管的应变强化段,提出矩形CFST受弯构件的承载力失效判据。最后依据纤维模型法和试验数据库对比分析CFST受弯构件的不同材料本构关系和失效判据的精度及适用性。结果表明,所建立的CFST构件材料本构关系和承载力失效判据能够更加准确地反映矩形CFST构件的抗弯能力,具有更高的计算精度和广泛的适用性。

简析混凝土本构关系模型

建筑工程中最常用的材料是混凝土,本文对其本构关系模型的研究现状作了简要的介绍和评述,并对其今后的发展趋势阐述了一些自己的看法.

黏钢加固锈蚀钢筋混凝土梁数值分析

为了准确预测黏钢加固锈蚀钢筋混凝土梁在荷载作用下的受力性能,采用纤维模型进行了梁的非线性数值模拟。分析中通过选取合理的材料本构关系,对本课题组3根锈蚀梁、3根黏钢加固梁及1根对比梁进行了数值计算,并与试验结果进行了对比。最后,进行了钢筋锈蚀率、黏钢量的参数分析。结果表明:采用合理的材料本构关系对黏钢加固锈蚀钢筋混凝土梁进行模拟,计算值与试验结果吻合较好。随钢筋锈蚀率的增加,混凝土梁的受弯承载力有一定程度下降;黏钢加固可以有效提高锈蚀钢筋混凝土梁的承载力和刚度。该方法可为受弯构件的黏钢加固提供参考。

混凝土双向受力下非线性弹性本构关系的分析方法

介绍了基于非线性弹性理论建立的不同本构模型的分析方法,给出并推导了模型中各变量的表达形式,以便描述混凝土在压缩范围内及破坏前的非线性变形,作为建立混凝土本构理论精确数学模型的基础.这些弹性模型必须与定义材料的破坏准则、定义压溃的断裂准则和"应变软化"混凝土在破坏后的应力转换结合起来.

灌浆套筒连接装配式梁柱节点精细有限元模型

为了研究灌浆套筒对装配式混凝土梁柱节点抗震性能的影响,本文基于灌浆套筒试件单调拉伸试验,采用多因素回归分析,构建了灌浆套筒试件单向拉伸下的等效本构关系。并以该等效本构关系为依据,考虑了钢筋混凝土之间的粘结滑移和新后浇混凝土界面的影响,利用ABAQUS有限元软件,建立了灌浆套筒连接装配式混凝土梁柱节点精细有限元模型,研究了灌浆套筒连接装配式混凝土梁柱节点在低周反复作用荷载下的抗震性能。结果表明:节点主要塑性变形发生在梁柱相交界面,节点滞回曲线饱满,节点核心区的耗能能力较好,有限元模拟结果与试验结果中骨架曲线屈服荷载误差为7.11%,峰值荷载误差为6.88%,极限荷载误差为3.76%,位移延性系数误差为7.84%。有限元模型模拟结果与试验结果吻合较好,表明采用等效灌浆套筒本构关系建立精细化灌浆套筒连接梁柱节点有限元模型是可行的。

几种计算模型和力学性能对混凝土本构关系的影响

在混凝土本构关系的研究中,力学性能与计算模型是对混凝土本构关系的研究有着重要的影响,随着在对混凝土本构关系的深入研究,其力学性能主要包括弹性力学、损伤力学和断裂力学,而对计算模型的研究主要包括了Drucker-Prager模型、Cauchy模型、han-chen模型。

多重势面模型在低弹模混凝土防渗墙应力变形分析中的应用

采用应力型多重势面模型模拟低弹模混凝土的本构关系,模型参数选择邓肯E-B模型的参数,将土石坝混凝土防渗墙施工过程中槽孔开挖、泥浆固壁和混凝土回填作为一级荷载简化处理。利用自行开发的三维有限元程序对某土石坝工程进行计算,计算结果表明:简化处理结果能反应墙体施工影响,低弹模混凝土墙体采用多重势面模型的计算结果与邓肯E-B、线弹性计算结果具有一致的变化规律,在墙体与基岩交接处应力范围处于邓肯E-B模型与线弹性之间,应力曲线在墙体中下部更平滑。