基于OpenSees的FRP约束混凝土本构开发及墩柱性能分析

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1、桥梁建设2013年第43卷第6期(总第223期)BridgeConstruction，Vo1．43，No．6，2013(TotallyNo．223)19文章编号：1003—4722(2013)06—0019—08基于OpenSees的FRP约束混凝土本构开发及墩柱性能分析何铭华，栾雨琪，刘晖，汪正兴(1．清华大学土木工程系，土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京100084；2．中铁大桥局集团桥科院有限公司，湖北武汉430034)摘要：OpenSees的纤维单元技术成熟，非线性分析能力强，可应用于桥梁

2、和结构工程的精细化分析，由于OpenSees的材料本构库缺乏完备的纤维增强塑料(FRP)约束混凝土本构，为了用于FRP约束混凝土墩柱分析，需要进行FRP约束混凝土本构开发。通过对部分FRP约束混凝土本构模型进行总结和分析，提出改进的Lam—Teng模型，编制程序将其嵌入OpenSees的材料本构库，成功实现对C’penSees的材料库扩充。对3组FRP约束混凝土墩柱的轴压破坏试验、1组圆形截面FRP约束混凝土墩柱的水平往复加载试验以及1组FRP加固既有损伤桥墩的加固后滞回性能试验进行了数值模拟，计算预测

3、结果与试验结果吻合程度较好。研究工作表明，基于OpenSees进行本构模型开发的技术路线可行；改进的Lam—Teng模型能准确刻画FRP约束混凝土墩柱的受力性能，预测结果准确可靠。关键词：OpenSees；纤维增强塑料；约束混凝土；桥墩；纤维单元中图分类号：TU391；TU279．72文献标志码：ADevelopmentofFRPConfinedConcreteConstitutiveModelandAnalysisofPier／ColumnBehaviorBasedonOpenSeesHEMing—h

4、ua，LUANYu—qi，LIUHui，WANGZheng—xing(1．KeyLaboratoryforCivilEngineeringSafetyandDurabilityofMinistryofEducation，DepartmentofCivilEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；2．BridgeScienceResearchInstituteLtd．，ChinaRailwayMajorBridgeEngineeringGroup

5、，Wuhan430034，China)Abstract：ThefiberelementtechnologyofOpenSeesismature，haspowerfulcapacityofnon—linearanalysisandcanbethereforeusedfortherefinedanalysisofbridgeandstructuralengineer—ing．However，asthesophisticatedconstitutivemodelsfortheFRP(fiberreinforc

6、edplastic)con—finedconcretearenotavailableinthemateriallibraryofthecurrent0penSees，theconstitutivemodelsfortheconcreteneedtobedevelopedforsakeoftheanalysisoftheFRPconfinedconcretepiers／columns．ByreviewingandanalyzingpartoftheconstitutivemodelsfortheFRPco

7、nfinedconcrete，amodifiedLam-Tengmodelisproposedandatthetimetheprogramiswritten，themodifiedmodeliSbuiltinthemateriallibraryoftheOpenSeesandtheexpansionofthelibraryisconsequentlysuccessfullyrealized．ThenumericalsimulationiSimplementedfortheaxialcorn—pressi

8、onfailuretestsof3groupsoftheFRPconfinedconcretepiers／columns，forthehorizonta1收稿日期：20l3—05—25基金项目：国家自然科学基金面上项目(51378292)；中国博士后科学基金面上项目(2013M530048)；国家自然科学基金重点项目(51038006)；高速铁路基础研究联合项目(U1134110)GeneralProjectofNationalNatura