不同地震破坏模式下钢筋混凝土柱塑性铰长度数值分析

发布时间：2020-06-04 15:03

【摘要】：本文先对钢筋混凝土柱地震破坏模式和塑性铰长度进行了综述分析,然后基于ABAQUS软件分析钢筋混凝土柱地震破坏模式及塑性铰长度影响因素,并对塑性铰长度计算公式进行理论分析。基于现有试验资料,使用软件模拟钢筋混凝土柱在低周反复侧向力作用下的破坏模式和塑性铰长度。其中混凝土采用塑性损伤材料模型(concrete damaged plasticity,CDP),纵筋采用双折线再加载刚度退化滞回本构。通过对弯曲、弯剪和剪切破坏模式柱进行模拟,从破坏形态、滞回曲线和破坏机理3个方面区分出柱的不同破坏模式。使用纵筋屈服法和混凝土破碎区法定义模拟柱的塑性铰区域长度,并与试验结果吻合较好。之后设计了25根钢筋混凝土柱,变化参数包括配箍率,截面高宽比、轴压比、剪跨比、混凝土强度和纵筋配筋率等,并对柱进行了在轴向力和低周反复侧向力作用下的数值分析。通过数值分析发现随着轴压比和配箍率的增加,柱地震破坏模式由弯曲破坏向弯剪破坏模式转变;随着配箍率、截面高宽比和剪跨比的增大,柱地震破坏模式由弯剪破坏向弯曲破坏模式转变。通过分析发现配筋率、截面高宽比对弯曲破坏柱塑性铰长度影响较大;配箍率、轴压比和配筋率对弯剪破坏模式柱塑性铰影响较大。柱剪跨比大于3时,塑性铰长度的变化趋势与地震破坏模式无明显关系。使用已有地震破坏模式判别方法对模拟试件进行判别并进行比较分析,给出了区分柱弯曲和弯剪地震破坏模式的界限。通过对比分析发现柱现有塑性铰长度计算公式并未区分不同地震破坏模式,柱现有塑性铰长度计算公式并不适用于弯剪破坏柱。本文通过收集柱塑性铰长度试验数据并结合模拟试件塑性铰长度数据,分别得出了弯曲和弯剪破坏模式下钢筋混凝土柱的塑性铰长度计算公式。
【图文】：

具体区分标准如图1.2 所示。剪切破坏柱抗剪承载力小于达到抗弯强度时所需的水平力；弯剪破坏柱初始抗剪承载力大于达到抗弯强度所需的水平力，但是随着变形增加，柱抗剪承载力逐渐退化，当抗剪承载力大小等于抗弯强度所需水平力大小时，，柱的骨架曲线与抗剪承载力包络线相交，随后柱抗剪承载力小于柱达到抗弯承载力所需的水平力；对于弯曲破坏柱，达到抗弯强度所需的水平力小于柱抗剪残余承载力。图 1.2 钢筋混凝土柱地震破坏模式区分Fig 1.2 Seismic failure modes of concrete columnsVVMΔu

图 1.1 地震作用下钢筋混凝土柱破坏形态Fig 1.1 Failure mode of reinforced concrete column during earthquakes文献[6]通过比较柱的抗剪强度大小来区分地震破坏模式，具体区分标所示。剪切破坏柱抗剪承载力小于达到抗弯强度时所需的水平力；弯剪抗剪承载力大于达到抗弯强度所需的水平力，但是随着变形增加，柱逐渐退化，当抗剪承载力大小等于抗弯强度所需水平力大小时，柱的抗剪承载力包络线相交，随后柱抗剪承载力小于柱达到抗弯承载力所；对于弯曲破坏柱，达到抗弯强度所需的水平力小于柱抗剪残余承载VMVVu箍筋屈服剪切破坏抗剪承载力包络线初始抗剪强度纵筋屈服
【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】

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1 李振宝;郭s

本文编号：2696558