CFRP约束钢筋混凝土柱弯曲破坏模式下塑性铰长度有限元分析

发布时间：2020-03-20 22:05

【摘要】：基于强度的设计方法一直是各国规范主要采用的抗震设计方法,但历次的地震灾害表明,柱足够的变形能力将能有效地防止结构的倒塌破坏。柱塑性变形能力的实现,最通常的做法是在塑性铰范围内通过施加一定的侧向约束,提高混凝土的极限压应变,从而使得柱具备相应的变形能力。本文在对已有往复荷载作用下FRP约束钢筋混凝土柱弯曲破坏模式下塑性铰长度研究现状进行综述分析后,通过数值模拟研究了碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)布约束钢筋混凝土柱弯曲破坏模式下塑性铰长度。首先,采用ABAQUS软件建立了有限元模型对CFRP约束方形混凝土柱抗震性能模拟分析,通过有限元模拟所得CFRP钢筋混凝土柱的破坏形态、滞回曲线等结果与试验结果对比,计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元软件的可行性,确立了合适的有限元模型。其次,以CFRP约束钢筋混凝土柱作为研究对象,采用ABAQUS有限元软件通过对CFRP约束钢筋混凝土柱抗震试验数值分析,分析得出对3种不同加固方式中的最优加固方式。在最优加固方式基础上进一步研究CFRP布缠绕层数、轴压比、剪跨比和混凝土强度对CFRP约束钢筋混凝土柱抗震性能和塑性铰长度的影响。最后,在弯曲破坏模式下对CFRP约束钢筋混凝土柱进行塑性铰长度进行理论分析。结合现有的塑性铰长度计算公式与有限元模拟结果对比分析,借助统计试验数据进行统计分析验证,根据有限元计算出的多组模型结果采用多元线性回归的方法给出弯曲破坏模式下CFRP约束钢筋混凝土柱塑性铰长度建议公式。
【图文】：

曲线,循环荷载,应力-应变曲线,损伤因子

中提供的混凝土应力应变曲线即可求出材料的受压损伤因子和受拉损伤因子，可以较好的用于混凝土结构的损伤分析，图2.2(a)所示。此外，混凝土刚度恢复系数w对本构曲线有较大影响，本文通过试算取拉压刚度恢复系数均为0.35。由损伤因子和刚度恢复系数就可以定义混凝土在反复荷载作用下应力应变关系，如图2.2(a)所示。混凝土损伤塑性模型中需要分别输入混凝土的塑性参数、受压行为和受拉行为的取值。根据参考其他文献中塑性参数的取值，，将塑性参数包括膨胀角取值为

方向图,材料,方向,材料属性

图 2. 3 CFRP 局部材料方向ig 2. 3 CFRP department material direction图 2. 4 CFRP 应力-应变曲线Fig 2. 4 CFRP stress-strain curve.3.3 材料属性有限元模拟采用的是实体模型，模型尺寸在 CFRP 约束钢筋混凝土柱试验介已经描述，混凝土抗压强度为 20.1MPa，弹性模量为 3.1×104MPa，具体材料见表 2.1 和 2.2。表 2. 1 钢筋材料属性Tab 2. 1 Material properties of reinforcement型号直径/mm屈服强度/MPa极限强度/MPa弹性模量/MPaHRB400 18 400 540 2.09×105HPB300 8 300 420 2.00×105
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU375.3

【参考文献】