【优品论文】-《考虑轴向应变不均匀性的rc柱轴压性能研究》

《【优品论文】-《考虑轴向应变不均匀性的rc柱轴压性能研究》》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、考虑轴向应变不均匀性的RC柱轴压性能研究摘要：为评价变形不均匀性对RC柱轴向变形性能的影响，采用MATLAB编制计算程序对RC柱在单调轴压工况下的荷载变形关系进行计算分析。通过与已有试验结果和有限元方法的对比，验证程序的合理性，并在此基础上进行参数分析。研究成果可为RC结构的设计提供参考。关键词：钢筋混凝土柱；轴向应变不均匀；轴压性能；约束混凝土；体积配箍率；中图分类号：文献标码：A0引言目前，国内外关于钢筋混凝土(ReinforcedConcrete，简称RC)柱的轴压性能已经做了一系列的试验研究

2、。1984年，Mander等[1]，对RC柱的轴压性能进行了大量的试验研究，试验参数包括圆形截面、方形截面和矩形截面的RC柱，得到了相应的应力-应变关系曲线。在此基础上，Mander等[2]又提出了不同截面和配箍形式的RC柱相应的约束混凝土本构模型。1993年，Cusson和Paultre[3]进行了50个足尺高强混凝土的RC柱的轴压试验研究，研究了不同混凝土强度、纵筋配筋率以及箍筋间距对其性能的影响。我国学者杨勇新等[4]对7个配置HRBF500级钢筋混凝土柱进行了轴压试验，研究不同混凝土强度、配

3、筋率和长细比对试件破坏形态、承载力的影响。刘阳等[5,6]完成了2个RC柱和4个CSRC柱的轴压性能试验，研究不同配钢率和配箍特征值对试件轴压承载力和变形能力的影响。史庆轩等[7]进行了31根高强螺旋箍筋约束高强混凝土方形截面柱的轴心受压试验，研究不同箍筋强度、箍筋间距、箍筋形式及截面尺寸对轴压性能的影响。图1轴压RC柱轴向应变及截面受力示意图Fig.1AxialstrainandcrosssectionofRCcolumnsunderaxialconpression(a)配筋图(b)实际轴向应变分

4、布及简化εi+1εn+1εnεn-1s1s2iii+1i+1sisi+1sn-1sn传统方法简化应变分布情况最不利截面εi+1εi+2εisi+1si本文方法简化应变分布情况(c)箍筋有效约束区域ε2εiεi+2ε1i-i截面(i+1)-(i+1)截面混凝土有效约束区域关于RC柱轴压变形的计算，传统方法均假设其轴向压应变是均匀分布的(如图1(b)虚线所示)，并取试件最不利截面进行分析得到试件的轴向变形。而实际上，由于箍筋约束的影响(如图1(c))，不同截面处的轴向应变分布是不同的(如图1(b)所示)

5、，传统方法计算会高估试件的轴向变形。为评估传统方法对RC柱轴向变形计算的误差，为RC结构的性能抗震设计提供参考，作者考虑了RC柱轴向应变的不均匀性，编制MATLAB程序，在试验和有限元验证的基础上，进行了参数分析。1编程编制开始输入构件模型信息赋予各截面初始应变εi=ε，εi+1=εi=i+1求i-i截面及(i+1)-(i+1)截面内力Ni=Ncoi+Ncci+NsiNi+1=Ncoi+1+Ncci+1+Nsi+1

6、Ni-Ni+1

7、/Ni<5%Ni-Ni+1<0计算第i段轴向变形di=si×(εi+

8、εi+1)/2赋值N=Nii≥N输出N；d=Σdi；εi结束是否是否是否图2计算流程图Fig.2Calculationflowchartεi+1=εi+1+Dεεi+1=εi+1-Dε将钢筋混凝土柱构件沿轴向划分为N段，共(N+1)个截面，分别为箍筋所在截面、箍筋中部截面以及上下底面，截面编号如图1所示。由图1可见，在相同轴力下，箍筋所在截面i-i由于箍筋约束的影响较强，轴向应变较小，两道箍筋之间的截面(i+1)-(i+1)受到的箍筋约束效应较弱，轴向应变较大。各截面的轴向应变连续变化，试件轴向变形

9、即为应变沿轴向的积分。为编程需要和计算方便，做如下假设：(1)试件受均匀轴向压力，且各材料间变形协调，无相对滑移；(2)不考虑试件端部约束的影响；(3)相邻截面轴向应变线性变化，如图1(b)所示；(4)纵筋和箍筋采用理想弹塑性本构；(5)混凝土划分为约束区和无约束区，如图1(c)所示。无约束混凝土采用Sanez模型[8]，约束混凝土采用Mander模型[2]。编程计算流程图如图2所示。无约束区混凝土承担的轴力Nco、约束区混凝土承担的轴力Ncc和纵筋承担的轴力Ns分别按下式计算：Nco=σco·Ac

10、(1)Ncc=σcc·Ae(2)Ns=σs·As(3)其中，σco为无约束混凝土的应力，按公式(4)计算；σcc为约束混凝土相对于不考虑箍筋约束时的应力提高幅度，按公式(5)计算；σs=Ese(