预应力碳纤维条带加固混凝土圆柱滞回性能有限元分析

发布时间：2019-09-17 06:13

【摘要】：采用环向预应力碳纤维条带加固钢筋混凝土圆柱,能够对核心混凝土提供主动约束,避免纤维复合材料的应力滞后,显著提高柱的承载力、延性和抗震性能.为模拟预应力碳纤维条带加固钢筋混凝土圆柱拟静力试验的非线性响应过程,利用有限元软件ABAQUS的实体单元建立了圆柱的有限元模型,对其滞回曲线和骨架曲线等进行了分析,并将其结果与试验结果进行比较;最后进行了预应力度、轴压比对加固效果的参数影响分析.结果表明,实体单元有限元模型可以较好地模拟预应力碳纤维条带加固钢筋混凝土圆柱在低周往复荷载作用下的非线性响应,使用预应力CFRP加固能够提高钢筋混凝土圆柱的抗震性能.
【图文】：

过渡曲线,试件,渐近线

图1试件详图Fig．1Detailofspecimens2有限元分析2.1材料本构的定义本文混凝土采用ABAQUS提供的混凝土损伤塑性模型进行分析，混凝土的单轴本构模型按照《混凝土结构设计规范》［11］采用．塑性膨胀角的取值范围为0—57°，偏心率取1，双轴极限抗压强度与单轴极限抗压强度之比取1.16，拉伸子午面上和压缩子午面上的第二不变应力不变量之比取0.667，黏性系数取0—0.0005［12］．本文钢筋本构模型采用修正的Menegotto-Pinto模型［13］(简称为MP模型)，此模型为经典的钢筋单轴本构模型，其基本公式为σ*=bε*+(1－b)(1+ε*Ｒ)1/Ｒ(1)σ*=(σ－σr)/(σ－σr)(2)ε*=(ε－εr)/(ε－εr)(3)b=Eh/Es(4)Ｒ=Ｒ0－a1ξ/(a2+ξ)(5)ξ=(εm－ε0)/εy(6)图2Menegotto-Pinto模型应力-应变关系Fig．2Stress-strainrelationshipofMenegotto-Pintomodel其中，(εr，σr)为应变转折点;(ε0，σ0)为弹性渐近线与屈服渐近线的交点;b为应变硬化率;Eh为硬化模量;Es为弹性模量;εm为加载历史中应变的最大值或最小值(取决于当前应变的增减)，Ｒ0、a1、a2等参数由试验确定．弹性渐近线与屈服渐近线之间的过渡曲线由式(1)表示，如图2所示．MP模型公式简明，计算效率高，能够较好地与试验结果符合．然而，该模型还存在一些问题:未考虑588应用基础与工程科学学报Vol．23

过渡曲线,模型应力,应变关系

图1试件详图Fig．1Detailofspecimens2有限元分析2.1材料本构的定义本文混凝土采用ABAQUS提供的混凝土损伤塑性模型进行分析，混凝土的单轴本构模型按照《混凝土结构设计规范》［11］采用．塑性膨胀角的取值范围为0—57°，偏心率取1，双轴极限抗压强度与单轴极限抗压强度之比取1.16，拉伸子午面上和压缩子午面上的第二不变应力不变量之比取0.667，黏性系数取0—0.0005［12］．本文钢筋本构模型采用修正的Menegotto-Pinto模型［13］(简称为MP模型)，此模型为经典的钢筋单轴本构模型，其基本公式为σ*=bε*+(1－b)(1+ε*Ｒ)1/Ｒ(1)σ*=(σ－σr)/(σ－σr)(2)ε*=(ε－εr)/(ε－εr)(3)b=Eh/Es(4)Ｒ=Ｒ0－a1ξ/(a2+ξ)(5)ξ=(εm－ε0)/εy(6)图2Menegotto-Pinto模型应力-应变关系Fig．2Stress-strainrelationshipofMenegotto-Pintomodel其中，(εr，σr)为应变转折点;(ε0，σ0)为弹性渐近线与屈服渐近线的交点;b为应变硬化率;Eh为硬化模量;Es为弹性模量;εm为加载历史中应变的最大值或最小值(取决于当前应变的增减)，Ｒ0、a1、a2等参数由试验确定．弹性渐近线与屈服渐近线之间的过渡曲线由式(1)表示，如图2所示．MP模型公式简明，计算效率高，能够较好地与试验结果符合．然而，，该模型还存在一些问题:未考虑588应用基础与工程科学学报Vol．23
【作者单位】：北京交通大学土木建筑工程学院;北京戈程知识产权代理有限公司;中广电广播电影电视设计研究院;
【基金】：国家自然科学基金面上项目(51478033;51178029)
【分类号】：TU375.3

【参考文献】