核心混凝土横向变形对柱纵筋屈曲的影响研究

摘要

按照我国现行规范设计的钢筋混凝土框架结构，在强烈地震反复作用下，柱端或多或少会出铰，并可能在柱端塑性铰区出现纵筋屈曲现象。纵筋屈曲会导致柱承载力降低，加速结构损伤。因此，建立能合理地考虑屈曲影响的钢筋本构模型，对于采用基于纤维截面的细化有限元模型评价钢筋混凝土柱、结构的抗震性能和抗倒塌性能具有重要意义。
　　以往理论分析和试验研究较为准确地阐述了单根钢筋的屈曲机理。但是，在钢筋混凝土柱中，由于核心混凝土、纵筋和箍筋存在相互作用，纵筋的屈曲规律将显得十分复杂。本文主要研究核心区混凝土与纵筋之间的相互作用规律，核心区混凝土在轴向压应力下横向膨胀并对纵筋产生侧向外推力，同时纵筋由于抗弯刚度对两层箍筋之间的核心混凝土形成一定的约束作用。
　　本文以美国华盛顿大学的Brown和Freytag等完成的试验数据为基础，根据偏心受压柱核心混凝土横向变形、纵筋侧向挠度的试验实测结果，结合有限元分析研究两者相对大小的相关性和变化规律，获取核心混凝土横向变形对纵筋屈曲的影响规律。基于该影响规律，经合理简化后，与本团队前期建立的可考虑核心混凝土横向变形影响的屈曲钢筋单轴材料本构模型相结合，建立更合理的屈曲钢筋优化材料本构模型。
　　钢筋材料本构模型优化完成后，分别采用用修正G-A模型和考虑核心混凝土横向变形影响的屈曲钢筋优化模型对4组钢筋试验和2组钢筋混凝土柱试验进行模拟。通过模拟结果的对比可以看出，考虑核心混凝土横向变形影响的纵筋屈曲优化模型能更加合理地模拟各组试验。

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1绪 论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究目的

1.4 本文研究内容

2 ReinforcingSteel模型介绍及修正

2.1 原始Chang-Mander模型及应用修正

2.2 钢筋屈曲模型

3核心混凝土横向变形对纵筋屈曲影响规律

3.1 Freytag、Brown等试验介绍

3.2 程序模拟

3.3 数值分析结果

3.4 混凝土横向变形系数

3.5 混凝土横向应变换算准则

3.6 混凝土横向应变换算结果

3.7 柱底核心混凝土横向变形分离结果

3.8 计算纵筋侧向挠度

3.9 核心混凝土横向变形与纵筋挠度大小相关规律

3.10 核心混凝土与纵筋分离时刻的轴向压应变

3.11 本章小结

4 考虑核心混凝土影响的屈曲钢筋修正模型

4.1 核心混凝土对纵筋受力的影响

4.2 核心区混凝土对纵筋产生的侧向力

4.3 核心混凝土对纵筋受力分析

4.4 核心混凝土对纵筋屈曲系数的影响

4.5 纵筋反复受力时的修正

4.6 考虑核心混凝土影响的G-A模型修正过程

4.7 考虑核心混凝土影响修正G-A模型源程序

4.8 核心混凝土影响纵筋屈曲各因素分析

4.9 单向受力与反复受力的区别

4.10 考虑核心混凝土影响的修正G-A模型模拟结果

4.11本章小结

5 钢筋混凝土柱试验模拟

5.1柱子试验数据

5.2柱子试验模拟

5.3总结与分析

6结论与展望

6.1本文主要研究结论

6.2展望

致谢

参考文献