基于ABAQUS的高强钢筋混凝土柱数值模拟及抗震性能分析

发布时间：2020-05-12 01:02

【摘要】：柱作为建筑结构中主要的承重构件之一,地震中若发生损坏会给整个建筑物造成重大的安全隐患。传统建筑物柱构件采用普通钢筋作为受力筋,在荷载较大时会造成设计出的柱构件截面较大,影响建筑物美观和使用空间的同时,也消耗了过多的钢筋,影响施工进度和柱构件的质量。配置高强钢筋,不仅可以提高柱的承载力减小柱截面尺寸而且能减少钢筋的消耗量降低建筑物的造价。本文对高强钢筋混凝土柱的抗震性能进行综合分析并为推广其在工程实际中的应用提供理论依据。文中设计了十二根钢筋混凝土柱,利用ABAQUS软件对其在水平反复荷载作用下进行数值模拟分析,并与钢筋混凝土试验柱典型破坏形态进行对比,比较不同轴压比、纵筋强度、箍筋间距、混凝土强度等级、箍筋形式以及箍筋强度对柱构件破坏形态、承载力、延性性能、刚度退化和耗能能力的影响。并对比分析在同等条件下,配置高强钢筋与配置普通钢筋混凝土柱抗震性能的差别。研究表明配置高强钢筋可改善柱构件的滞回性能、延性性能和耗能能力;与普通钢筋混凝土柱相比,纵筋和箍筋均采用高强钢筋时,滞回性能和延性性能更佳,同时可提高柱构件的极限承载力。配置高强箍筋时,提高箍筋对核心混凝土的约束作用,可显著提高其滞回性能、延性性能和耗能能力,对柱的承载力也有所提高。与普通钢筋混凝土柱相比,采用高强钢筋对柱的破坏模式影响较小但柱在破坏时,累积残余变形值更大。为了使模拟分析结果更加精确,文中通过调用PQ-Fibe中的USTEEL02子程序来模拟钢筋混凝土界面的粘结滑移并考虑了ABAQUS软件中的滞回规则,推导出了适用于ABAQUS软件计算的混凝土损伤因子计算公式。对钢筋和混凝土本构的选取、单元选取、网格划分、加载制度以及破坏准则的确定进行详细论述和验证。在验证的基础上,对高强钢筋混凝土柱的抗震性能开展数值模拟分析。
【图文】：

单轴应力,应变关系,混凝土

第二章有限元分析软件及模型参数的选取土的非线性行为[33]。该模型将实际混凝土构件在荷简化为均匀化裂缝，适用于对混凝土材料开裂行为模型假定混凝土为各向同性材料来模拟混凝土在荷 Standard 和 Explicit 两大求解模块，可用于模拟混情况，同时考虑了由于拉、压塑性应变导致的弹性刚度的恢复以及混凝土材料在荷载作用下裂缝的开。AQUS 中的混凝土弥散开裂模型和塑性损伤模型时料的单轴受压应力-应变关系和单轴受拉应力-应变变关系和单轴受拉应力-应变关系见图 2.1。其中混常由弹性段、强化段和软化段三部分组成[35]。

曲线,钢筋,应力-应变曲线,受拉

合肥工业大学硕士学位论文输入膨胀角、偏心率、双轴极限抗压强度与单轴极限抗压强度之比(b0 c0f f)、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(k )、粘性系数，，参考文献[35]分别取为 35、0.1、1.16、0.667、0.0005。2.2.2 钢筋本构关系的选取钢筋是各项同性的金属材料，其本构关系较为简单，国内外学者均已提出能够考虑钢筋的弹性、弹塑性、强化、断裂以及包兴格效应的各种成熟本构关系，我国规范[1]附录 C.1 给定了多种钢筋本构关系，如下：钢筋单调加载的应力-应变本构关系曲线见图 2.2。
【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;TU352.11

【参考文献】