混凝土弹塑性损伤本构模型参数及其工程应用

为提高弹塑性损伤本构模型的工程实用性,研究各参数取值对模型损伤发展、塑性发展及材料应力应变关系的影响.拟合参数取值与混凝土材料常用指标弹性模量、单轴抗压强度及单轴抗拉强度联系之间的函数关系,提出实用的参数取值确定方法.对规范规定的各强度混凝土材料进行数值模拟,结果表明:模型及参数确定方法能够较准确地模拟混凝土材料的各种非线性本构行为.采用用户材料子程序UMAT进行本构模型在ABAQUS中的二次开发,对上海某酒店项目进行数值模拟:在结构设计软件PKPM中完成建模,将模型转换为ABAQUS模型进行计算,并将计算结果与振动台试验结果进行比较.结果表明:各振形计算自振频率相差在5%以内,顶层位移时程除个别极值外总体匹配较好,楼层位移差在10%以内,最大层间位移除个别楼层相差达到30%以外,一般楼层相差10%左右,验证了所提出的参数确定方法及本构模型是合理有效的;通过分析结构各关键时刻损伤分布云图,表明弹塑性损伤本构模型能够实时反映结构的破坏过程,便于分析者直观地把握结构破坏形态.     

浅谈机制砂在海工混凝土中的应用

利用机制砂代替天然砂在混凝土中的角色,通过一系列的调整配比参数使机制砂混凝土拥有和天然砂混凝土一样的性能。主要从机制砂自身的特性以及在配制海工混凝土中的应用来阐述如何有效利用机制砂拌制海工混凝土的可行性。     

后张预应力压接装配混凝土框架结构足尺试验研究

为研究预应力压接高效装配式混凝土框架体系(PPEFF体系)的抗震性能和预应力筋锚具意外失效情况下的抗连续倒塌性能,开展了二层三跨足尺平面框架模型的试验研究。框架模型首层层高4.2 m,顶层层高3.5 m,中梁跨度为8.5 m,边梁跨度为7.5 m,按GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中抗震设防烈度8度(0.3 g)进行设计。试验中首先在框架顶部施加低周水平往复荷载,当加载至0.01 rad位移角时,框架梁端和柱脚耗能钢筋屈服;当加载至0.0195 rad位移角时,结构残余位移角为0.005 rad,展现了良好的低损伤和自复位特性;当加载至0.04 rad位移角时,水平荷载达到峰值,预应力筋仍处于弹性工作状态,展现了良好的抗侧能力和耗能能力。详细观测了加载全过程结构的变形、刚度退化、耗能、预应力变化和梁伸长等行为,并进行了数值分析,与试验结果吻合良好。为进一步验证经历强震损伤后梁端受剪承载力和梁跨中局部有黏结构造措施的有效性,在水平加载试验结束后,人为去除框架一层端部预应力筋锚具,对梁端进行了剪切试验,获得了预应力筋有效和失效情况下PPEFF节点梁端受剪破坏模式,验证了PPEFF梁柱节点具有良好的抗剪能力和安全储备。     

混凝土芯砂桩加固路基的沉降特性数值分析

混凝土芯砂石桩(砼芯砂桩)是由混凝土芯桩和芯桩外部的砂石壳组成的复合桩,其芯桩能提高竖向承载力,而外部砂石壳作为竖向排水通道能加快桩间土孔隙水的排出,有效控制地基的工后沉降。对砼芯砂桩桩承式路堤进行了现场试验及有限元分析,现场主要进行了地基沉降和孔压的监测,将观测数据与有限元分析结果进行了对比研究,在此基础上进行桩体参数分析,以研究桩长、桩间距、砂桩直径对砼芯砂桩复合地基沉降特性的影响。结果表明：砼芯砂桩复合地基的沉降和超静孔隙水压力消散迅速主要是由于砂桩提供的快速排水通道;桩长、桩间距和砂墙宽度均对砼芯砂桩的沉降有一定影响,其中桩间距影响最大。     

复杂结构模型的信息集成和协同计算

通用有限元软件在处理复杂结构分析模型中,往往工程概念针对性不强且建模效率较低。根据BIM技术原理及其信息集成的内涵,以及复杂结构数据信息集成的特征,构建基于BIM技术的复杂结构信息模型基本框架,并对复杂结构模型的信息集成过程进行分析。基于BIM协同计算理念和IFC标准数据模型表达格式,设计复杂结构有限元分析模型通用转换平台,以专用于多高层建筑结构的有限元分析软件SATWE和通用有限元分析软件ABAQUS为代表,结合SATWE对复杂结构模型建模简便且符合工程概念的特点,初步开发SATWE和ABAQUS之间结构分析模型转换程序。通过上海某国际设计中心和浦东某酒店扩建工程实例应用,对转换模型4个振型的周期进行计算,并将计算结果与试验数据进行对比。结果表明,基于BIM技术的SATWE和ABAQUS模型转换程序可以提高ABAQUS针对复杂结构的建模效率,在结构协同计算中具有实用性和有效性。     

无对称轴冷弯薄壁型钢梁稳定承载力的设计方法研究

对两种开口无对称轴冷弯薄壁型钢梁的稳定承载力进行研究,通过9组不同厚度试件的弯扭试验共计18个试件的试验,研究了该类构件的承载力及破坏模式。通过现有理论,推导出无对称轴冷弯薄壁型钢梁在横向荷载作用下的临界弯矩,给出方便设计使用的无对称轴冷弯薄壁型钢整体稳定系数的计算公式。通过计算结果与试验结果的比较,证明了推导公式的有效性。     

后张无黏结预应力干式连接梁柱节点抗震性能试验研究

为研究后张无黏结预应力干式装配梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能,对其进行了拟静力试验研究。试验中设计了2个常规现浇梁柱节点和4个装配式梁柱节点,包含中节点和边节点。对比分析了现浇节点和装配节点滞回性能、刚度、承载能力以及变形能力差异。试验结果表明:试验中设计的后张无黏结预应力装配式梁柱节点试件在初始刚度、承载能力、变形能力以及损伤控制等方面均优于传统的现浇节点试件,耗能能力略低;进一步研究了后穿耗能钢筋无黏结段位置对装配节点性能的影响,认为后穿耗能钢筋无黏结段设置在柱外时,装配节点呈现更高的耗能能力和变形能力;装配式节点预应力钢绞线在1/20大位移角下仍能保持弹性,梁柱接触面基本无摩擦滑移,该类装配式节点具有良好的整体性和安全性。     

箍筋约束混凝土的单轴力学性能研究

深入研究箍筋约束作用对混凝土轴心受压力学性能的影响,对Saatcioglu提出的约束混凝土单轴本构模型做了一定改进,推导了Saatcioglu模型参数与配箍特征值λv之间的关系,使之能更加方便地用于我国钢筋混凝土结构的计算分析中。对收集的多组试验数据进行研究,提出形式简单的峰值应力计算公式。计算结果与试验结果比较表明,提出的公式具有较好的计算精度,适用于圆形和矩形截面构件,且形式简单、参数少,适于在实际工程的计算分析中应用。     

混凝土单轴滞回本构模型及ABAQUS二次开发

本文将建立的混凝土单轴滞回本构模型通过用户材料子程序UMAT在ABAQUS中二次开发。数值算法采用增量算法,即根据前一步结束时材料的应力、应变推导当前步结束时的应力、应变。采用状态变量标示应力状态在滞回曲线上的位置,给出假设应力状态下一个增量步的详细求解过程,其他应力状态可采用类似的方法求解。最后通过几个算例证表明开发模型及本文提出数值算法是准确有效的;开发本构模型能较为准确地反映不同截面形式构件箍筋约束作用对混凝土强度的提高效应,适合在实际工程中应用。     

某立面收进复杂高层建筑结构抗震性能评估

对某立面收进型钢混凝土框架-混凝土核心筒超限高层建筑结构,建立材料应力-应变层次上的弹塑性分析模型.借助有限元软件ABAQUS及其材料子程序二次开发平台,采用显式算法对该结构进行罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析,研究该复杂结构的弹塑性变形和受力特点.结果表明,在罕遇地震作用下结构的弹塑性变形能够满足国家规范限值要求,实现大震不倒的抗震设防目标;但在结构立面收进处、核心筒底部加强部位和非加强部位交界处存在刚度突变而导致变形集中,建议设置过渡层,保证刚度连续、均匀变化.