方钢管高强混凝土柱损伤分析

【摘要】：建筑物在服役过程中难免会受到各种损伤和破坏,其中地震是一个非常重要的自然因素。地震时,建筑结构受到低周反复荷载的作用,使结构构件的塑性铰区域产生不可恢复的塑形变形。当地震烈度远远超过结构的抗震设防烈度,结构就会发生首次超越破坏;大部分结构从产生微小局部裂缝到倒塌需要一个过程,在弹性变形下结构反复循环几次乃至几十次才能倒塌,即发生累积损伤破坏。因此,要判断一个结构在震后是否能够继续使用或者是经过修复后继续使用,还是需要推到重建,考虑结构在震后的累积损伤是十分必要的。这项工作对于保障人民的生命和财产安全,减少地震损失具有很重要的意义。 本文在以往研究成果的基础上,利用ABAQUS大型有限元分析软件建立方钢管高强混凝土柱模型,采用有限元分析法对方钢管高强混凝土柱在水平反复荷载作用下的滞回性能进行研究,建立方钢管高强混凝土柱的滞回模型,并在此基础上提出了方钢管高强混凝土的损伤模型,为方钢管在地震作用下的损伤评估提供了理论依据,具体进行了以下几个方面的工作: (1)利用ABAQUS有限元软件建立了方钢管高强混凝土柱模型,选择合适的钢管和高强混凝土的本构关系模型。其核心混凝土采用ABAQUS提供的塑性损伤模型,选择适合往复荷载作用下高强混凝土的损伤系数d以及刚度恢复系数w。 (2)采用有限元法对水平反复荷载作用下的方钢管高强混凝土柱进行了计算,得到了构件的滞回曲线,并将其跟试验曲线比较,验证了方钢管高强混凝土柱模型的可靠性。以套箍系数ξ、轴压比n和长细比λ为参数,计算了128根方钢管高强混凝土。通过对计算结果的分析,提出了方钢管高强混凝土的滞回模型。利用此滞回模型计算试验中试件,并与试验得到的滞回曲线进行对比,验证了滞回模型的可靠性。 (3)为了得到适合方钢管高强混凝土的损伤模型,利用在低周反复荷载作用下方钢管高强混凝土柱的滞回模型,计算9根试件破坏时的极限位移和累积耗能。令破坏时损伤指数D = 1,通过回归分析得到适合方钢管高强混凝土柱的双参数损伤模型。利用得到的损伤模型计算实际试验中试件的损伤指数D,验证了该损伤模型的可靠性。