钢筋混凝土梁柱节点动态剪切力学性能数值分析研究

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钢筋混凝土梁柱节点是保证结构完整性的关键部位,荷载作用下其往往要承受很大的剪力作用,因此一般发生脆性剪切破坏。节点的破坏往往难以修复,甚至引起整个结构的倒塌,为此研究钢筋混凝土梁柱节点的剪切力学机制变得十分必要。钢筋混凝土结构在使用过程中往往会遭受地震等动态荷载作用,而钢筋与混凝土都是率敏感材料,因此整个结构或构件的承载能力、裂纹发展和破坏模式等均可能会在动态荷载作用下而发生改变。目前对于钢筋混凝土梁柱节点在拟静态加载下的试验较多,而且影响节点受力性能的因素众多,为进一步对钢筋混凝土梁柱节点的动态剪切力学性能进行参数化分析,本文采用ABAQUS软件中混凝土塑性损伤模型,考虑加载速率、轴压比和梁筋纵筋率的影响,对钢筋混凝土梁柱节点进行了数值分析。主要的研究工作如下:(1)回顾了钢筋与混凝土材料的率相关效应研究,对目前国内外钢筋混凝土梁柱节点的试验研究、理论模型研究以及数值分析方面的研究成果进行了总结。(2)对ABAQUS软件中混凝土塑性损伤模型进行了阐述,并介绍数值求解过程中的迭代计算过程。选取已有的梁柱节点试验进行了数值分析,通过将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了数值分析的可行性。(3)考虑加载速率、柱端轴压比以及梁端纵筋配筋率对节点组合体的承载能力、变形性能、损伤以及耗能的影响,利用塑性损伤模型对本文的钢筋混凝土梁柱节点进行了单调动态加载下的数值分析。研究结果表明:加载速率对钢筋混凝土梁柱节点剪切力学性能影响显著,快速加载下,承载能力、耗能都显著提高,并且损伤分布也发生了改变;轴压比的提高可能会有些许的不利影响;梁端纵筋率的提高使节点承载力略微提升,对损伤分布影响不明显。(4)考虑加载速率、轴压比以及梁端纵筋配筋率对节点组合体剪切力学性能的影响,对钢筋混凝土梁柱节点进行了循环往复动态加载。得到的结果与单调加载类似,但由于未考虑粘结滑移的影响,数值分析得到的滞回曲线与试验存在较大区别,其位移范围显著减小,承载力退化速度也显著变快。
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