基于刚度退化和纤维单元的rc构件损伤模型

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1、基于刚度退化和纤维单元的RC构件损伤模型摘要：为了评估钢筋混凝土构件的损伤状态，在Maltab中建立了基于刚度退化和纤维梁柱单元的损伤模型.首先在OpenSees中建立基于纤维梁柱单元的构件、结构数值分析模型，将分析模型所得到的纤维应力、应变值导入在Matlab中所建立的损伤模型，并计算纤维、截面、构件的损伤值.所建立的损伤模型使用再加载刚度退化定义混凝土纤维的损伤，使用低周疲劳准则定义钢筋纤维的损伤，使用塑性应变定义预应力筋的损伤，并分别使用截面抗弯刚度退化、杆端抗弯刚度退化评估截面、构件的损伤.最后，选取循环荷载作用下的一榀预应力混凝土框架结

2、构试验，对所建立损伤模型的适用性进行验证.结果表明：该损伤模型不仅可以准确地预测构件的损伤状态，而且可通过刚度组装和静力凝聚方法在各层次损伤指数间建立紧密的联系.此外，所建立的损伤模型将来可被嵌入OpenSees,直接实现针对混凝土构件和结构的损伤评估.关键词：刚度退化；纤维梁柱单元；静力凝聚；损伤指数；钢筋混凝土构件中图分类号：TU375文献标志码：A文章编号：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内容之一，结构的损伤评估己成为土木工程领域的热门研宄课题.近几十年来，多种适用于钢筋混凝土构件、结构的损伤模型［1-5］相继被提出.损伤模型通常使用损伤指数对损伤程度进行量化，并被表示为某个或多个特定反应参数的函数，这些反应参数

8、包括：应力、位移、延性、刚度、滞回能等.作为损伤模型常用的参数之一，刚度可以直接描述材料、截面、构件和结构的力学性能.因此，基于刚度退化