应变率对钢筋混凝土柱动态特性的影响

摘要

文中以OPENSEES有限元软件为工具,利用基于柔度法的钢筋混凝土柱纤维单元,考虑钢筋与混凝土材料的应变率效应,对钢筋混凝土柱进行了动态响应分析,并用试验结果验证了文中方法的正确性。通过数值模拟,研究了钢筋混凝土柱在不同轴压比、不同混凝土强度、不同纵筋率条件下的动态力学特性。结果表明,随着轴压比的提高,钢筋混凝土柱的应变率效应增加效果明显。随着混凝土强度的提高,柱的应变率效应敏感性程度降低;随着纵筋率的提高,柱的应变率效应敏感性程度降低。在此基础上,进一步研究了钢筋混凝土柱在地震作用下的动态特性。研究发现,钢筋混凝土柱的力学特性基本上与单调加载条件下的力学特性保持一致。对于常规设计条件下的钢筋混凝土框架柱,其单调加载条件下的破坏荷载在考虑材料应变率时能够提高10%左右,最高可达20%以上。基于上述对混凝土柱应变率效应的分析,从一个侧面反映,加载速率对钢筋混凝土柱动态特性的影响不容忽视,因此研究钢筋混凝土柱的应变率效应对地震作用下的结构破坏特性具有重要作用。