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箍筋约束混凝土滞回本构模型分析及适用性初探

作　者: 贺琴
导　师: 黄宗明
学　校: 重庆大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 约束混凝土滞回应力-应变曲线循环荷载
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

钢筋混凝土结构地震反应性能研究的主要手段是对结构构件进行动力非线性分析。分析计算的准确性除输入的地面运动外,还取决于分析模型和材料模型的合理性。目前,针对分析模型,研究者们已开发了具有相当精度的纤维模型梁柱单元。而在材料模型方面,由于混凝土材料自身特性和结构受力的复杂性,现有程序中的混凝土滞回本构模型都对实际试验结果做了很大程度的简化,导致其没有完全反映出混凝土材料的滞回特性。而材料模型的合理性与否会影响到非线性反应分析结果的准确性。另一方面,尽管研究者们已提出了较多滞回模型,但尚未有哪一种模型能完全、合理地反映强度降低、卸载-再加载刚度退化、裂缝反复张开与闭合、滞回耗能、随机加卸载等滞回特性。因此,分析比较现有的约束混凝土滞回应力-应变模型,在此基础上提出一种考虑因素更加全面和合理的模型,对提高动力非线性分析的精度具有重要意义。本文搜集了现有的约束混凝土滞回应力-应变模型。着重研究其中具有代表性的9种模型。即Mander模型、Martinez模型、Sakai模型、焦点模型、Blakeley模型、过-张模型、袁锦根模型、朱伯龙模型、滕-邹模型。对部分模型局部明显不当的地方进行了分析。并考察和总结了各个模型的特点。然后分析了约束混凝土滞回模型关键参数的变化对低周反复荷载作用下压弯试件反应的影响。包括试件荷载-位移曲线的形状、骨架线形状、强度、位移延性,滞回耗能能力等。在此基础上,综合现有模型的优点,兼顾材料模型的准确性和适用性(易于将其添加进非线性有限元分析程序中),提出了一种考虑因素更全面、加卸载规则更为合理且能够反映混凝土材料各种滞回特性的本构模型。通过与其它模型的对比计算分析,说明此模型是合理的。本文研究工作表明,现有滞回模型的复杂度和适用性没有得到统一。有的模型合理性好,但参数过多,表达形式过于复杂。有的模型表达形式相对简单,但存在诸多不合理之处。在约束混凝土滞回应力-应变模型的各个参数中,εcu的变化对构件水平力-位移滞回曲线影响很大。材料考虑耗能与否对构件的耗能计算结果影响较大。本文提出的模型考虑因素更全面,并对受拉等影响因素较小的部分做了适度简化。兼顾了复杂性和适用性。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-23
  1.1 论文研究的意义  9-10
  1.2 文献综述  10-20
    1.2.1 国外模型研究综述  10-20
    1.2.2 国内模型研究综述  20
  1.3 约束混凝土单调受压曲线  20-22
  1.4 本文主要研究内容  22-23
2 混凝土滞回机理及应变率效应介绍  23-31
  2.1 重复压力作用下混凝土材料的受力性能  23-26
  2.2 反复拉压荷载下受拉部分混凝土材料的受力性能  26-27
  2.3 应变率对混凝土力学性能的影响  27-31
3 约束混凝土滞回模型介绍与分析  31-53
  3.1 Mander 模型  31-37
    3.1.1 Mander 模型的介绍  31-33
    3.1.2 关于Mander 模型的讨论  33-36
    3.1.3 Mander 模型的特点  36-37
  3.2 Martinez 模型  37-40
    3.2.1 Martinez 模型的介绍  37-39
    3.2.2 关于Martinez 模型的讨论  39-40
    3.2.3 Martinez 模型的特点  40
  3.3 Sakai 模型  40-43
    3.3.1 Sakai 模型的介绍  40-42
    3.3.2 关于Sakai 模型的讨论  42
    3.3.3 Sakai 模型的特点  42-43
  3.4 焦点模型  43-44
    3.4.1 焦点模型的介绍  43-44
    3.4.2 焦点模型的讨论  44
    3.4.3 焦点模型的特点  44
  3.5 Blakeley 模型  44-45
  3.6 过-张模型  45-47
    3.6.1 过-张模型介绍  45-46
    3.6.2 关于过-张模型的讨论  46-47
    3.6.3 过-张模型的特点  47
  3.7 袁锦根模型  47-50
    3.7.1 袁锦根模型介绍  47-49
    3.7.2 关于袁锦根模型的讨论  49
    3.7.3 袁锦根模型的特点  49-50
  3.8 朱伯龙模型  50-51
  3.9 滕-邹模型  51-53
4 材料滞回模型参数对构件反应的影响分析  53-73
  4.1 引言  53-54
  4.2 有关试验数据介绍  54-56
  4.3 模型介绍与参数计算  56-59
    4.3.1 混凝土滞回模型的选取  56-58
    4.3.2 钢筋滞回模型的选取  58
    4.3.3 单元分析模型  58
    4.3.4 耗能性能计算  58-59
  4.4 材料参数变化对构件计算结果的影响分析  59-70
    4.4.1 材料模型骨架线下架段的影响  59-65
    4.4.2 材料模型考虑受拉强度与否的影响  65-67
    4.4.3 材料模型卸载刚度变化的影响  67-70
  4.5 本章小结  70-73
5 提出滞回模型  73-79
  5.1 本文提出的模型  73-77
    5.1.1 骨架曲线  73
    5.1.2 圈数记录规则  73-74
    5.1.3 关键参数的定义  74
    5.1.4 受压卸载曲线  74-75
    5.1.5 受压再加载曲线  75-76
    5.1.6 两种特殊情况的处理  76-77
    5.1.7 受拉部分  77
  5.2 各模型应力-应变曲线主要参数的比较  77-79
6 结论与展望  79-81
  6.1 本文完成的主要工作  79
  6.2 本文结论  79-80
  6.3 后续研究工作的展望  80-81
致谢  81-83
参考文献  83-87
附录  87-89
  A. 符号  87-89
  B. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文  89

箍筋约束混凝土滞回本构模型分析及适用性初探

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