基于剛度退化和纖維單元的rc構件損傷模型

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1、基于剛度退化和纖維單元的RC構件損傷模型摘要:為了評估鋼筋混凝土構件的損傷狀態(tài),在Maltab中建立了基于剛度退化和纖維梁柱單元的損傷模型.首先在OpenSees中建立基于纖維梁柱單元的構件、結構數值分析模型,將分析模型所得到的纖維應力、應變值導入在Matlab中所建立的損傷模型,并計算纖維、截面、構件的損傷值.所建立的損傷模型使用再加載剛度退化定義混凝土纖維的損傷,使用低周疲勞準則定義鋼筋纖維的損傷,使用塑性應變定義預應力筋的損傷,并分別使用截面抗彎剛度退化、桿端抗彎剛度退化評估截面、構件的損傷.最后,選取循環(huán)荷載作用下的一榀預應力混凝土框架結

2、構試驗,對所建立損傷模型的適用性進行驗證.結果表明:該損傷模型不僅可以準確地預測構件的損傷狀態(tài),而且可通過剛度組裝和靜力凝聚方法在各層次損傷指數間建立緊密的聯(lián)系.此外,所建立的損傷模型將來可被嵌入OpenSees,直接實現(xiàn)針對混凝土構件和結構的損傷評估.關鍵詞:剛度退化;纖維梁柱單元;靜力凝聚;損傷指數;鋼筋混凝土構件中圖分類號:TU375文獻標志碼:A文章編號:1674-297403-0076-12DOI:10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2017.03.010Abstract:Toestimatethedamagestateof

3、reinforcedconcretemembers,adamagemodelwasestablishedbasedonstiffnessdegradationandfiberbeam-columnelementsinMatlab.Firstly,thenumericalanalysismodelofamemberorastructurebasedonfiberbeam-columnelementswasestablishedinOpenSees,andthestrainsandstressesoffibersoutputtedbyOpenSees

4、werethenreadintothedamagemodelestablishedbyMatlab,whichestimatedthedamagevaluesatfiber,section,andmemberlevels.Intheestablishedmodel,fiberdamagesofconcrete,reinforcingsteel,andprestressingtendonweredefinedbytheinitialreloadingmodulusdegradation,low-cyclefatiguelaw,andplastics

5、train,respectively.Thesectionandmemberdamagestateswerethenevaluatedbythedegradationofthesectionalbendingstiffnessandrod-endbendingstiffness,respectively.Theestablishedmodelwasverifiedbycomparisonwithastructuraltestresultsofprestressedconcreteframesubjectedtocyclicloads.Theres

6、ultsindicatethatthedamagemodelcandetermineitsdamagestatesaccurately,andacloserelationshipbetweendamageindicesatvariouslevelsbyusingthedirectstiffnessmethodandstaticcondensationmethod.Furthermore,theestablisheddamagemodelcanbeembeddedinOpenSeestodeterminethedamagestatesofRCmem

7、bersandstructuresdirectlyinthefuture.Keywords:stiffnessdegradation;fiberbeam-columnelement;staticcondensation;damageindex;reinforcedconcretemember作令榛令于性能地震工程的重要研宄內容之一,結構的損傷評估己成為土木工程領域的熱門研宄課題.近幾十年來,多種適用于鋼筋混凝土構件、結構的損傷模型[1-5]相繼被提出.損傷模型通常使用損傷指數對損傷程度進行量化,并被表示為某個或多個特定反應參數的函數,這些反應參數

8、包括:應力、位移、延性、剛度、滯回能等.作為損傷模型常用的參數之一,剛度可以直接描述材料、截面、構件和結構的力學性能.因此,基于剛度退化

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