基于 OpenSees 的预应力混凝土构件.pdf

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1、基于OpenSees的预应力混凝土构件弹塑性分析11陈学伟何伟球（1．华南理工大学建筑学院，510640）（2．华南理工大学建筑学院高层建筑研究所，510640）提要近年来预应力技术得到广泛应用，深入研究预应力混凝土结构或构件的受力及变形性能有着重要的工程意义。由于预应力混凝土构件的力学行为复杂，因而变形的计算往往需要借助有限元模型实现。本文基于纤维单元的开源结构有限元分析程序OpenSees，编制了预应力混凝土构件的数值分析模型。利用该模型对两跨有粘结预应力连续梁进行受力及变形分析，得到P-△曲线，并与参考文献的试验结果进行对比。经过

2、分析，可以得出以下结论：OpenSees可以对预应力结构的进行弹塑性分析，并且具有自由度数少，模型直观简单等优点，可应用于工程设计与分析。关键词预应力混凝土，纤维模型，非线性有限元，OpenSeesElasto-PlasticAnalysisofPrestressedConcreteMemberinOpenSees11ChenXueweiHeWeiqiu(1.CollegeofArchitectureandCivilEngineering.SouthChinaUniversityofTechnology510640.2.TallBuil

3、dingStructureResearchInstitute.CollegeofArchitectureandCivilEngineering.SouthChinaUniversityofTechnology.510640.AbstractInrecentyearsprestressedstructuretechnologyhasbeenextensivelyapplied,in-depthstudyprestressedconcretestructureorcomponentcapacityanddeformationproperti

4、eshaveimportantsignificanceoftheengineering.Becauseoftheprestressedconcretestructuresmechanicalbehaviorisverycomplex,sothecalculationofdeformationoftendependsonfiniteelementmodel.Withtheprogram“OpenSees”,prestressedconcretestructuresnumericalmodelisdeveloped.Byusingthism

5、odel,thetwoprestressedconcretecontinuousbeamsaresimulated.TheP-△curvesoftheresultsarecomparedwiththereferencetestresults.Afteranalysis,thefollowingconclusionscanbedrawn:theelasto-plasticanalysisofprestressedstructurecanbycarriedoutbytheprogrammeOpenSees,andthenthenumeric

6、almodelhassomeadvantagessuchasafewDOF,simpleandintuitive,soOpenSeescanbeusedinengineeringdesignandanalysisofprestressedconcretestructure..KeyWordPrestressedconcrete,Fibermodel,Nonlinearfiniteelementmethod,OpenSees一、引言目前，预应力混凝土结构已在各种工程结构中得到广泛应用，深入研究预应力混凝土构件及结构的受力与变形性能有着重要

7、的工程意义。同时对预应力混凝土构件进行弹塑性分析有助于了解构件的抗震性能。随着计算机技术的发展，借助非线性有限元模型可实现预应力结构的弹塑性模拟。二、预应力混凝土结构有限元分析方法文献[1]提出常用的数学模型是利用实体单元模拟混凝土，用桁架(truss)模拟预应力筋与普通钢筋。一般情况下，施加预应力是通过降温法去实现。实体有限元模型由于自由度数多，造成计算量大，因此模型可应用于构件的性能分析但是不适用于预应力结构的整体分析。纤维模型由于自由度数少，适用于整体结构分析。纤维单元模拟预应力混凝土构件的关键在于处理好钢筋混凝土与预应力筋的变形

8、协调关系。文献[2]对CFRP与预应力筋加固的圆柱进行弹塑性分析，其中提出一种组合模型：采用纤维单元模拟钢筋混凝土，采用桁架单元模拟预应力筋，两者之间采用宏单元连接以反映两者之间变形协调关系。本文参考文献[