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《恢復力模型研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、恢復力模型研究狀況1前言恢復力模型是根據(jù)大量從試驗中獲得的恢復力與變形的關系曲線經(jīng)適當抽象和簡化而得到的實用數(shù)學模型，是結構構件的抗震性能在結構彈塑性地震反應分析屮的具體體現(xiàn)。通常用恢復力曲線表示。它反映了結構或構件在反復受力過程中強度、剛度、延性、耗能等方面的力學特性，并理想化地反映結構或構件的抗震性能。它的選取是確定恢復力模型和進行結構彈集性反應分析的基礎。若僅用于靜力非線性分析,恢復力模型一般是指力與變形關系骨架曲線的數(shù)學模型;而如杲是用于結構的動力非線性時程分析，恢復力模型不僅包含骨架曲線,同時也包括各變形階段滯回環(huán)的數(shù)學模型。就鋼筋混凝土結構
2、而言，恢復力模型的研究可以分為兩個層次:第一層次是材料的恢復力模型,主要用于描述鋼筋及混凝土的應力■應變滯回關系，它是鋼筋混凝十構件恢復力模型計算的基礎;第二層次是構件的恢復力模型，主要用于描述構件截面的滯回關系或構件的p?△滯回關系。一個鋼筋混凝土結構構件的恢復力模梨必須具備:①具有一定的精度，能體現(xiàn)實際結構或構件的滯回性能，并能在可接受的限度內(nèi)再現(xiàn)試驗的結果;②簡便實用，不會因模型本身的復雜性而造成結構動力非線性分析不能有效進行。2恢復力模型研究從試驗得出的恢復力■變形關系曲線比較復雜，難以直接應用到實際的工程屮,一般需要加以簡化，得出用數(shù)學計算式
3、表達的模型。根據(jù)研究的問題是平面結構還是空間結構的不同，恢復力模型可分為:平面結構恢復力模型和空間結構恢復力模型。根據(jù)模型曲線形狀，恢復力模型又分為曲線型和折線型。2.1平面結構恢復力模型平而結構的恢復力模型在實際的工程屮得到了很廣泛的應用。概括的說，可分為曲線型模型和折線型模型。2.1.1曲線型模型?曲線型恢復力模型的剛度是連續(xù)變化的，與實際工程較為接近，模擬精度較高;但是剛度確定和計算方法存在不足，因而R而較少采用。這類模型中較早提出的是適合于鋼材的“Ramberg-Osgood"模型。后來,谷資信又捉出了一種適用丁鋼筋混凝土材料的曲線型模型。Y.
4、K.Wen曾提出過一種適用于鋼筋混凝土的光滑滯變模型。鞠楊、趙忠虎、張玉輝等人將恢復力模型屮力和位移的關系看作廣義的應力和應變的關系，應用塑性力學理論建立骨架曲線;然后用損傷力學理論建立卸載線，從而建立了曲線型的恢復力模型。2.1.2折線型模型雖然折線型模型的精度不如曲線型模型的高，但這種模型計算工作量小，精度能夠達到工程要求，便于應用，因而工程計算上普遍使用這種模型。折線型模型可分為:雙線型模型、三線型模型、四線型模型，計算簡圖如圖1所示。雙線型模型形式簡單，可提高運算速度，被最廣泛地作為彈塑性分析的基礎進行鋼筋混凝土結構的動力反應研究。但這種模型不
5、考慮剛度的退化，計算出的位移比實際位移小,所以在結構設計中是偏于不安全的。林家浩曾用這種模型進行過結構的彈塑性地震分析。Walpole和Shepherd將這種模型用于鋼筋混凝土結構和鋼結構的研究。在三線型模型屮,Clough三線型模型最具代表性。它是以混凝土受拉開裂、受拉鋼筋屈服和極限狀態(tài)為折點的三直線型包絡線，是在雙線型模型的基礎上，把狀態(tài)判定數(shù)進一步深化，建立起來的考慮剛度退化的恢復力模型。這種模型被認為能更加真實地反映鋼筋混凝土結構承受反復加載時彈塑性區(qū)域的工作狀態(tài)，模擬鋼筋混凝土結構破壞階段的反應更為適合。國內(nèi)學者潘士、許哲明等人在三線型模型的
6、基礎上，提出了考慮剛度退化、負剛度段的四線型恢復力模型。它以彈性極限點C和C'、屈服點Y和Y'、承載力極限點U和U'為折點建立骨架曲線，骨架曲線分四個階段:彈性階段、彈性極限至屈服階段、屈服至頂載力極限階段以及卜?降階段;以剛度的變化做出卸載線。這種模型雖然比雙線梨和三線世模型更為精確,但數(shù)學計算相當復雜，必須借助效率很高的電算程序。ab雙線型模型;b?三線型模型;c■四線型模型圖1折線型恢復力模型2.2空間結構恢復力模型空間結構截面的恢復力模型是由單軸截面恢復力模型擴展而形成的。隨著鋼筋混凝土結構三維地震反應分析受到越來越多研究者的重視，建立空間結構
7、恢復力模型就顯得非常重要。由于這一問題比較復雜，需要涉及到確定加載曲面函數(shù)、加載曲面移動規(guī)律、塑性流動法則等問題，有關這一方面的研究比較少。Pecknold、Takizawa.Aoyama等人進行過這方而的研究，取得了一些有益的結杲。我國的沈聚敏、杜宏彪利用Mroz破化準則,將一維退化三折線型滯冋規(guī)則擴展成二維模型,提出了二維截面恢復力模型，并對懸臂柱荷載位移曲線進行了理論計算。3目前研究中存在的問題與展望3.1模型的適用性目前應用的恢復力模型一般都是在對某種特定受力狀態(tài)或兒何特征的試件進行試驗研究的基礎上提出的,因此往往只適用于某種特定幾何條件和受力
8、狀態(tài)的構件，使用上存在較大局限性。在幾個比較常用的模型中,Bilinear模型和Clough模
