钢筋混凝土压弯构件恢复力模型的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第29卷第2期青岛理工大学学报Vo1．29No．22008JournalOfQingdaoTechnologicalUniversity钢筋混凝土压弯构件恢复力模型的研究高菲，刘文锋，李春晖(1．青岛理工大学土木工程学院，青岛266033；2．西安建筑科技大学土木工程学院，西安710055)摘要：恢复力模型是描述往复荷载作用下钢筋混凝土结构弹塑性性能的基本要素，对钢筋混凝土结构抗震性能和计算机模拟有十分重要的意义．简要评述多年来国内外钢筋混凝土压弯构件恢复力模型的研究成果

2、，分析了各种平面恢复力模型和空间恢复力模型的优缺点和存在的主要问题，介绍了恢复力模型的新发展，提出恢复力模型发展的研究建议．关键词：钢筋混凝土；恢复力特性；恢复力模型中图分类号：TU352．1文献标志码：A文章编号：16734602(2O08)O2一O04O—O7钢筋混凝土结构在大震作用下将进入非线性状态，其内力和变形、混凝土的裂缝和钢筋的屈服都是往复变化的．为了进行地震进程中构件受力性能全过程的动力分析，必须建立反复荷载作用下结构或构件的恢复力与变形的关系曲线，即恢复力模型，它是包含骨架曲线和各变形阶段滞回环的数学模

3、型．一个理想的恢复力模型能较好反映恢复力特性的主要方面，包括强度、刚度、耗能和延性等方面的力学特征，能反映强度和刚度退化以及“钳夹”效应等的瞬时变化规律．因此，在结构地震反应分析中，结构恢复力模型及其参数的取值是一项十分关键的基础工作，对计算结果有重要的影响，具有重要的理论意义与实用价值．笔者将归纳总结钢筋混凝土压弯构件恢复力模型的发展状况，为恢复力模型的研究提出一些建议．1恢复力模型研究恢复力模型是基于结构或构件的大量反复荷载试验，做出结构或构件的力和变形关系曲线，在统计回归的基础上加以简化或拟合，并采用数学表达式表

4、达．根据平面还是空间模型，钢筋混凝土构件的恢复力模型可分为两类：平面结构恢复力模型和空间恢复力模型；根据模型曲线的形状，恢复力模型又可分为两类：分段线性的折线型模型(PHM，polygonalhystereticmode1)和用数学公式描述的曲线型模型(SHM，smoothhysteretlcmode1)．1．1平面结构恢复力模型在过去的30多年中，国内外对各种平面结构的恢复力性能进行了大量的试验研究，提出了各种各样的恢复力模型，总的来说可以分为曲线型和折线型两大类．1．1．1曲线型模型．曲线型恢复力模型的刚度是连续变

5、化的，与实际工程较为接近，模拟精度较高；但是刚度确定和计算方法存在不足，因而目前较少采用．这一类型中较早的是“RambergOsgood”模型，它最初是为了表示金属材料的恢复力模型而提出来的，能较好的模拟恢复力的变化规律，具有较高的精度，但模拟曲线的数学公式复杂，计算量大，在实际中很少采用．Takeda等(1970)提出一种考虑卸载刚度退化的改进的Clough模型，Atalay，etal(1975)提出考虑刚度退化和捏缩效应的曲线模型，Nakata，etal(1978)建立捏缩效应及强度和刚度退化的曲线模型，Y．K．W

6、en(1982)提出一种适用于钢筋混凝土材料的单向光滑滞变模型．在我国，鞠杨和赵忠虎等人将恢复力模型中力和位移的关系看作广义的应力和应变的关系，应用塑性力学理论建立骨架曲线，然后用损伤力学理论建立卸载曲线，建立了曲线型恢复力模型．收稿日期：2∞7一O9—26维普资讯http://www.cqvip.com第2期高菲，等：钢筋混凝土压弯构件恢复力模型的研究411．1．2折线型模型．实际工程中广泛应用的是折线型模型，它是基于结构的实际反映，如开裂和屈服、强度和刚度退化、裂缝闭合等，这种模型的精度不如曲线型模型的高，但计算工

7、作量小，可以满足工程要求．折线型模型可分为双线型模型、三线型模型、四线型模型(带负刚度段)、退化的双线型、退化三线型、指向原点型和滑移型．图1是钢筋混凝土结构在弯曲变形控制下考虑刚度退化、强度退化、捏缩效应和滑移效应的几种滞回模型：I}／

8、——_上’

9、／f{』J／(a)应变强化模型(b)双线型刚度退化模型(c)Clough模型／V-／硼I／／／I／,／／／(d)修iKClougl~型(e)Takeda模型(f)三线型刚度退化模型图1混凝土构件滞回模型双线性模型(Bi—linear)由Penizen(1962)根据钢材的

10、弹塑性试验结果首次提出，将加载刚度和卸载刚度均取为初始刚度值K。，并充分地考虑了钢材的包辛格效应和应变硬化，由于其简单实用，因而广泛用于钢筋混凝土结构的非线性分析中．实际应用中，双线型模型又可进一步分为正双线性、理想弹塑性和负双线性三种情况．Clough和Johnston(1966)突破了钢材恢复力模型的局限性，认为卸载刚度仍等于