基于有限元的混凝土梁受剪承载力分析.pdf

《基于有限元的混凝土梁受剪承载力分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、城市建筑┃结构•抗震┃URBANISMANDARCHITECTURE┃STRUCTURE•ASEISMATIC基于有限元的混凝土梁受剪承载力分析■罗淼平[摘要]运用混凝土塑性损伤模型建立非线性有限元模拉应变εtr,之前，混凝土没有塑性变形和损伤。同时，型，分析了钢筋混凝土梁的受剪性能，并与试验数据进行类似与弹塑性模型对混凝土拉伸行为的假定，令in了比对。结果表明，混凝土塑性损伤模型能够很好地应用εt=0.001时混凝土的拉应力线性地降为零。具体于钢筋混凝土梁的受剪承载力分析。拉伸行为如图4所示。3.01.0[关键词]混凝土梁受剪承载力非线性有限元本构模型2

2、.50.82.0一、研究背景及意义0.6应力-应变钢筋混凝土由于其抗剪机理的复杂性至今仍没1.5损伤曲线0.4有一个公认的合理的抗剪强度理论。各国规范抗剪图2损伤塑性模型受拉应力-应变关系拉应力/MPa1.00.2设计公式多是半理论半经验或经验公式，具有明显图中：0.5elel的局限性，对结构受剪承载力取下限值，容易造成ε0c，εc分别为无损伤的混凝土受压弹性应变0.00.00.00000.00020.00040.00060.00080.0010设计的不合理。非线性有限元分析法是随着计算机和考虑损伤的混凝土受压弹性应变；非弹性应变plin技术的发展而出现的，

3、分析能力强、适用范围广。εc，εc分别为混凝土的受压塑性应变和受压图4C50混凝土的拉伸行为对混凝土构件和结构的有限元分析产生误差的非弹性应变；2.钢筋的模拟elel主要原因是建模分析所使用的混凝土本构模型无法ε0t，εt分别为无损伤的混凝土受拉弹性应变钢筋使用2节点空间桁架单元T3D2模拟，采用准确地模拟混凝土的力学行为。因此深入了解混凝和考虑损伤的混凝土受拉弹性应变；分离式模型，通过Embeded方式嵌入到混凝土中，plin土模型的理论背景和有限元软件所应用的理论依εt，εt分别为混凝土的受拉塑性应变和受拉不考虑混凝土与钢筋的粘结滑移，应力-应变

4、关系使据，并对本构模型进行抗剪分析的有效性进行验证，非弹性应变。用双折线线性模型，不考虑钢筋的强化。inin是进行有效的数值模拟的前提。应力-应变的数据以σc－εc与σ－εt的形式输3.加载方式t二、混凝土损伤塑性模型入，程序将根据定义的损伤因子按下式换算将为模型对加载点施加位移荷载，并提取支座的反ininplpl基于弹性力学的弹性本构模型和基于塑性力学εc、εt换算为εc、εt。力来反映试验梁的受剪承载力。与直接施加力荷载的弹塑性本构模型已经较为成熟，能够满足工程设相比，施加位移荷载有助于提高模型计算的收敛性。εpl＝εin－εel－εel

5、＝εin－dcσc，01计分析的需要，保证结构的使用性能，但很难全面cc(c0c)c≤dc≤(1－dc)E0四、非线性有限元模拟结果分析正确地反映混凝土的力学性能。损伤力学理论的发1.受剪承载力展，为混凝土本构理论的研究提供了新的理论框架，εpl＝εin－εel－εel＝εin－dtσt试验梁加载点的荷载-位移曲线见图5。可以看tt(t0t)t，0≤d≤1损伤力学与塑性力学的综合与发展，为构建一个更(1－dt)E0t出，曲线的转折点比较明显，在达到破坏荷载时，准确全面的混凝土本构模型提供了合理的理论基式中损伤因子d为0时表示材料无损伤，为1受剪承载力

6、会突然降低，梁在荷载达到受剪承载力础。时表示材料完全损伤。后进入塑性阶段。损伤力学主要研究工程材料由内部微观缺陷的三、有限元模型的建立250产生和发展引起的宏观力学效应及其最终导致材料现借助非线性有限元程序，选用损伤塑性模型与结构破坏的过程和规律。吴建营与李杰以损伤和200进行分析，并与实验数据对比，分析本构模型进行塑性的耦合效应作为研究的切入点，引入弹塑性受剪分析的有效性。150Helmholtz自由势能，基于弹塑性损伤能释放率建1.混凝土的模拟立损伤准则，在理论性与实用性上有较好的统一。混凝土单元采用三维实体单元C3D8R，并赋予荷载/kN100混凝土损

7、伤塑性模型使用各向同性损伤弹性结合各C50混凝土的材料属性。混凝土损伤塑性模型的受向同性拉伸和压缩塑性的模式来表示混凝土的非弹in50压应力-应变的关系以σc－εc的形式输入，具体图性行为，是一个基于塑性的连续介质损伤模型。3。0混凝土在单轴受力下超出弹性的部分分别定义02468351.0位移/mm了受压损伤与受拉损伤，损伤塑性模型受压与受拉30图5荷载-位移曲线应力-应变关系分别如图1、图2所示。0.825应力-应变由上述荷载位移-曲线结合梁破坏过程中钢筋、损伤曲线0.6混凝土的应力变化，可得梁的受剪承载力和相应的20/MPa15挠度，见表1。0.4压应

8、力表1梁的受剪承载力及相应挠度100.25受剪承载力