高强钢筋高韧性混凝土增强的框架中节点抗震性能试验研究及有限元分析

摘要

钢筋混凝土结构是目前世界上应用最为广泛的结构形式之一，其抗震性能成为世界各国的研究重点。多次地震灾害表明，在钢筋混凝土框架结构中，梁柱节点既是传力枢纽，也是整个结构的薄弱环节，对保证整个结构的承载能力与刚度有重要意义。本文将600MPa钢筋和高韧性混凝土两种绿色材料应用于梁柱中节点，重点研究高韧性混凝土在改善梁柱节点抗震性能上的增强作用，为进一步推广600MPa钢筋和高韧性混凝土的使用提供理论依据。 设计了4个高强钢筋不同范围高韧性混凝土进行增强的框架梁柱中节点试件，实行拟静力加载制度，分析节点的破坏特征、核心区的箍筋应变、核心区混凝土应变和节点核心区剪切变形等受力性能指标以及承载能力、变形能力、滞回特性、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。结果表明：采用高韧性混凝土进行增强可以减小裂缝宽度，减少混凝土脱落面积，改善节点破坏特征。同时提高试件的变形能力，推迟试件刚度退化，增强试件耗能能力以及减轻节点损伤程度，改善节点滞回特性，且由节点核心区延伸至梁中1倍有效梁高范围内采用高韧性混凝土进行增强对节点破坏特征、变形性能、刚度退化、延性和耗能能力增强效果最佳。 在试验研究的基础上，利用ABAQUS有限元软件建立高强钢筋高韧性混凝土梁柱中节点模型，对试验破坏特征、承载能力与位移、滞回曲线以及骨架曲线进行非线性数值模拟，ABAQUS模拟结果与试验结果基本吻合。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 高强钢筋研究现状

1.2.2 普通钢筋混凝土框架节点研究现状

1.2.3 纤维混凝土框架节点研究现状

1.3 问题的提出

1.4 研究内容

第二章 高强钢筋高韧性混凝土增强的框架中节点抗震性能试验设计

2.1 试验目的

2.2 试件设计

2.2.1 试件参数

2.2.2 试件配筋

2.2.3 材料主要性能

2.3 试验加载方案

2.3.1 加载装置

2.3.2 加载制度

2.4 模型制作

2.5 量测内容

第三章 高强钢筋高韧性混凝土增强的框架中节点受力性能试验分析

3.1 试验现象

3.2 箍筋应变

3.3 混凝土应变

3.4 节点核心区剪切变形分析

3.5 塑性铰区梁端弯曲变形

3.6 本章小结

第四章 高强钢筋高韧性混凝土增强的框架中节点抗震性能试验分析

4.1 承载力、变形和位移延性

4.2 滞回曲线

4.3 骨架曲线

4.4 刚度退化

4.5 耗能能力

4.6 累积损伤

4.7 本章小结

第五章 高强钢筋高韧性混凝土增强的框架中节点有限元分析

5.1 ABAQUS有限元简介

5.1.1 有限元基本原理

5.1.2 ABAQUS软件简介

5.2 本构模型

5.2.1 钢筋本构模型

5.2.2 高强混凝土本构模型

5.2.3 高韧性混凝土本构关系

5.3 模型建立过程

5.3.1 单元类型选取

5.3.2 相互作用定义

5.3.3 施加边界条件和荷载

5.4 模型结果分析

5.4.1 混凝土等效塑性应变云图

5.4.2 拉压损伤变量云图

5.4.3 滞回曲线

5.4.4 骨架曲线以及荷载特征点

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢