钢筋混凝土梁柱边节点滞回性能数值模拟

为准确模拟梁柱边节点在地震条件作用下的滞回响应,建立考虑黏结退化机制的梁柱边节点有限元模型。基于ANSYS有限元平台,采用Voce-Chaboche混合强化模型定义钢筋的循环本构关系,开发组合弹簧单元实现往复荷载作用下钢筋与混凝土间的黏结退化机制,根据损伤理论提出往复荷载作用下黏结滑移本构关系预测模型。有限元计算得到的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应力云图与试验结果的对比表明：混合强化本构能更好地描述往复荷载作用下钢筋的滞回响应,组合弹簧单元成功地反演了往复荷载作用下钢筋与混凝土的黏结退化特征,往复荷载作用下节点梁中塑性铰的发育导致梁塑性伸长,将对边节点柱造成不利影响,梁柱边节点数值模拟结果与试验结果吻合良好,为准确模拟梁柱边节点的滞回性能提供了理论基础和技术平台。     

有限元法研究钢管混凝土框架的滞回性能

建立了钢管混凝土框架结构的三维非线性有限元分析模型,通过与在低周反复荷载作用下的方钢管混凝土框架结构试验所得的滞回曲线进行对比,可见该模型的计算结果较为精确,可以应用于框架的结构分析中.利用此模型对在低周反复荷载作用下的柱轴压比不同的钢管混凝土框架结构进行有限元分析,对比研究了其滞回曲线和位移延性系数,得出了随着框架柱轴压比的增大,框架延性降低的结论.     

钢管煤矸石混凝土柱-环梁节点在低周反复荷载作用下的试验

目的研究钢管煤矸石混凝土柱-钢筋煤矸石混凝土环梁节点的抗震性能．方法制作了两个钢管煤矸石混凝土柱-钢筋煤矸石混凝土环梁节点,进行了低周期反复荷载下的加载试验,对其破坏形态、耗能能力和变形能力进行了理论分析．结果试件达到最大承载力时,滞回曲线比较饱满;承载力下降时,滞回曲线虽有不同程度的捏拢,但不严重,试件有较好的耗能能力;节点的钢管煤矸石混凝土柱与环梁相对独立,节点的破坏基本上不影响钢管煤矸石混凝土柱的承载力．结论钢管煤矸石混凝土柱-钢筋煤矸石混凝土环梁节点具有良好的抗震性能,     

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。     

梁通柱断式方钢管混凝土节点抗震性能试验研究

研究梁通柱断式方钢管混凝土中节点在低周反复荷载作用下的受力性能和抗震性能.该种节点在节点区中断柱的外钢管,使钢筋混凝土梁的纵筋在节点直通.在节点区设置芯钢管、密排箍筋、竖向短筋连系上下钢管混凝土柱.通过2个缩尺模型试件的拟静力试验,得到节点试件的破坏过程、破坏形态、试件滞回曲线和试件各组成部分的荷载-应变关系.试验结果表明:该种节点在低周反复荷载作用下性能良好.试件破坏发生在梁根部,节点区尚有较大承载潜力,试件的耗能性能、位移延性良好.轴压比的增大对于承载力有提高作用,但耗能能力和位移延性有降低趋势.     

轴压比对方钢管混凝土框架延性影响的有限元分析

为了研究框架柱的轴压比对方钢管混凝土框架延性的影响，建立了方钢管混凝土框架结构的非线性有限元分析模型。将该模型的计算结果与方钢管混凝土框架结构在低周反复荷载作用下试验所得的滞回曲线进行对比，可见模型的计算结果较为精确，可以应用于框架的结构分析中。利用此模型对在低周反复荷载作用下的、轴压比不同的方钢管混凝土框架结构进行了有限元分析，并对其滞回曲线和位移延性系数进行了对比分析。结果表明：随着边柱和中柱轴压比的增大，框架延性降低。     

轴压比对方钢管混凝土框架延性影响的有限元分析

为了研究框架柱的轴压比对方钢管混凝土框架延性的影响,建立了方钢管混凝土框架结构的非线性有限元分析模型。将该模型的计算结果与方钢管混凝土框架结构在低周反复荷载作用下试验所得的滞回曲线进行对比,可见模型的计算结果较为精确,可以应用于框架的结构分析中。利用此模型对在低周反复荷载作用下的、轴压比不同的方钢管混凝土框架结构进行了有限元分析,并对其滞回曲线和位移延性系数进行了对比分析。结果表明:随着边柱和中柱轴压比的增大,框架延性降低。     

柱长细比对方钢管混凝土框架延性影响的分析

长细比是影响钢管混凝土框架结构延性的重要因素．为研究长细比对方钢管混凝土框架结构延性的影响,建立了方钢管混凝土框架结构的非线性有限元分析模型,通过与方钢管混凝土框架结构在反复荷载作用下试验所得的滞回曲线进行对比,发现该模型的计算结果较精确,可应用于方钢管混凝土框架的结构分析中．利用此模型对在低周反复荷载作用下柱长细比不同的方钢管混凝土框架结构进行了有限元分析,对比研究了其滞回曲线和位移延性系数,得出了随着柱长细比的增加,方钢管混凝土框架延性降低的结论．     

ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型

目的 为准确模拟地震作用下钢筋混凝土梁柱构件的弹塑性受力特性,解决ABAQUS软件显式分析模块缺乏用于三维梁单元的混凝土本构模型及钢筋本构模型的问题.方法 采用的混凝土单轴本构模型考虑了箍筋对混凝土的约束影响以及混凝土裂面效应的影响,钢筋单轴本构模型合理考虑了Bauschinger效应,利用ABAQUS用户子程序接口VUMAT进行二次开发,编制了用于显式动力分析的梁单元混凝土、钢筋本构模型的计算程序,并对往复荷载下钢筋混凝土柱受力性能进行了数值模拟.结果 通过与ABAQUS自带的钢筋本构模型对比,验证了采用笔者给出的混凝土与钢筋本构模型能够较好地反映钢筋混凝土柱在低周往复荷载作用下的滞回性能以及双向弯曲耦合性能.结论 数值模拟结果与试验结果吻合良好.笔者开发的混凝土、钢筋本构模型能够用于混凝土梁柱构件在复杂受力状态下的动力非线性响应分析.     

钢筋贯通式钢管煤矸石混凝土节点的试验

目的 研究钢筋贯通式钢管煤矸石混凝土节点,分析其受力性能、试件的破坏过程和形态,验证其可靠性.方法 对钢筋贯通式钢管煤矸石混凝土节点在低周往复荷载作用下的试验测试,得出梁端的力和位移的滞回曲线、钢筋的变形曲线以及节点区管壁的变形,分析试件的延性和耗能能力.结果 梁端的力和位移滞回曲线比较饱满,钢筋贯通式钢管煤矸石混凝土节点的位移延性、耗能能力比较理想,抗震性能良好,符合抗震设计的要求.结论 试验表明,该节点传力线路明确、合理,受力性能良好.为节点在工程中的应用提供了参考.     

高强混凝土框架节点非线性有限元分析

混凝土采用等效单轴应变的增量式正交异性分析模型，考虑裂面效应的反复加载本构关系并做了适当的修改。钢筋的应力应变关系中考虑了反复荷载下的Baushinger效应且做了相应的简化。在粘结滑移模型中引用了斜压杆单元和反复荷载下的粘结——滑移关系，并做了局部的变化。在此基础上编制了二维非线性有限元程序，并应用所编程序对四榀高强混凝土框架边节点进行了分析，研究框架节点的滞回曲线、延性、屈服强度、极限强度等性能。结果表明，计算结果与实测结果符合良好。     

Y型支撑钢框架耗能段滞回性能研究

为研究Y型支撑耗能梁段在低周循环荷载作用下的耗能性能,建立了耗能梁段模型。采用非线性壳体有限元,引入混合强化的材料本构关系,对剪切屈服型耗能梁段在循环荷载作用下的滞回性能进行了分析,通过计算,得出影响能量耗散的因素及变化规律。提出设计Y型支撑剪切屈服型耗能梁段的建议和对策。     

箱形节点域不锈钢端板连接梁柱弱轴节点受力性能

为了探究不锈钢弱轴节点的静力性能和抗震性能,设计并加工了4个端板连接不锈钢梁柱弱轴节点试件,包括奥氏体型和双相型两种不锈钢牌号试件各2个,且均设置了箱形节点域进行加强。对节点试件分别开展单调静力和低周反复加载试验,得到了节点的整体受力性能和局部受力特征,包括节点在单调静力和低周反复荷载作用下的失效破坏形态、荷载–位移曲线和螺栓力发展过程,以及节点在低周反复荷载作用下的刚度、强度退化和耗能能力。结果表明：在静力和循环荷载作用下,节点的最终破坏形态为柱子蒙皮板与柱翼缘的对接焊缝均出现断裂,奥氏体型不锈钢节点的初始刚度约为双相型不锈钢节点的90%,塑性承载力约为后者的60%~70%。节点在循环荷载作用下,滞回曲线较为饱满无明显捏拢现象,出现了刚度和强度退化,奥氏体型不锈钢节点的累积耗能约为双相型不锈钢节点的3倍。设置箱形节点域之后,弱轴端板连接节点受力性能对焊缝质量要求更高,焊缝的提前断裂导致不锈钢材的优良延性未能充分发挥。采用有限元软件ABAQUS建立了精细数值模型对试验节点的受力性能进行模拟,并基于试验结果验证了所建立模型的准确性。得到的试验结果和建立的有限元模型可以为后续箱形节点域不锈钢弱轴节点受力性能研究提供参考。     

结构消(耗)能元件芯材SN490B本构关系数值模拟

采用消(耗)能元件的结构在遭受地震作用时,元件芯材首先屈服进入塑性阶段,利用其滞回变形消耗地震输入能量,保护主体结构,元件芯材本构关系的数值模拟是对采用消(耗)能元件结构进行抗震分析与设计的基础。为更真实地模拟结构消(耗)能元件芯材在单调和循环荷载下的本构响应,更准确地对采用消(耗)能元件结构进行结构弹塑性地震响应分析,对常用作消(耗)能元件芯材的日本高延性钢材SN490B的单调、循环加载本构及循环骨架曲线进行了数值模拟,包括：采用Esmaeily-Xiao二次流塑性模型模拟材料在单调荷载作用下弹性段、屈服段、强化段和二次流塑段4个阶段;采用混合强化模型模拟材料循环荷载作用下的本构响应,运用大型通用有限元软件ABAQUS结合数值模拟参数对16种不同循环加载制度下的循环加载试验进行模拟,并与试验结果进行对比;采用Ramberg-Osgood模型、无量纲化的Ramberg-Osgood模型及两段式模型模拟循环骨架曲线。研究结果表明：所采用数学模型可以较好地模拟SN490B钢材单调、循环加载本构响应及循环骨架曲线,数值模拟与试验结果拟合较好。     

采用分离模量分析钢管混凝土框架结构的抗震性能

基于一榀两跨3层钢管混凝土柱-钢梁框架结构模型的抗震性能试验,建立了反复荷载作用下的刚度退化规律。选用合理的反复荷载作用下钢材和钢管约束混凝土材料的本构模型,考虑钢与混凝土的粘结滑移作用以及节点加强等因素的影响,应用钢管混凝土分离模量理论,采用APDL(ANSYS Parametric Design Language)参数化程序设计语言编制的命令流,对钢管混凝土框架在反复荷载作用下的抗震性能进行了非线性有限元分析。计算结果与模型试验结果吻合较好,并讨论了套箍系数对框架结构抗震性能的影响。     

圆钢管空间滞回性能试验

为考察圆钢管空间滞回性能、获得考虑损伤累积的材料本构模型,设计并开展了圆钢管空间滞回试验.试验加载装置可用于空间三向加载.考虑构件长细比及不同空间加载方案的情况,确定了不同截面及长度的30根试件,加载方案为5种.通过试验方案优化,实现了圆钢管空间加载的模拟,并获得了这些试件的荷载位移滞回曲线及典型部位的应变曲线.试验结果表明:圆钢管具有良好的滞回性能,在很大的位移作用情况下,仍能保持良好的耗能能力.为后续开展符合圆钢管截面钢材的本构模型研究奠定基础.