考虑施工缝影响的框架结构的有限元分析研究

【摘要】： 在目前的施工过程中,由于施工要求、技术条件、结构形式复杂性以及意外事故等等的限制,所以在施工过程中就必须留置施工缝。但在地震等荷载作用下,施工缝留置处就会成为薄弱环节,从而影响结构整体的抗拉、抗剪性能、抗震性能和耐久性。既然目前施工缝留置不可避免,就必须注意施工缝留置位置的合理性以及施工缝留置处施工质量的问题。 目前国内对于施工缝处的施工质量处理已经有了比较深入的研究和探讨,但是对于施工缝留置位置的不同对于结构的抗震性能影响的研究却几乎没有,这正是本文的主要研究内容。 本文研究主要建立在两榀框架(其中一个未设置施工缝,另一个按照目前的施工规范留置施工缝)在低周反复荷载下的试验基础之上,对两个框架的破坏形态、破坏机制、特征破坏、刚度退化等等进行比较,给出了施工缝的存在对框架结构抗震性能的影响,并分别对不带有施工缝的框架和带有规范规定位置设置施工缝的框架结构进行非线性有限元分析。在对不带有施工缝框架结构的模拟过程中,采取分离式建模,考虑了钢筋与混凝土之间的滑移,通过模拟结果与试验结果的比较确认所选单元、材料参数、破坏准则、收敛准则等等的可靠性,为下面对带有施工缝框架结构的有限元分析研究打下基础。由于目前没有系统的关于施工缝受力机理和力学性质等等方面的理论,本文尝试着探讨施工缝的受力机理和力学性质并据此选择弹簧单元组合模拟施工缝单元,通过数值模拟结果与试验数据的比较分析,发现吻合较好,从而确认所选施工缝单元的可靠性和准确性,从而为下面进一步的研究提供技术支持。关于施工缝单元的选择是本文研究的重要内容之一,研究内容之二是对带有改进施工缝位置框架结构进行有限元分析,在此基础之上,对所有框架的有限元分析结果在应力分布、滞回性能、骨架曲线等等方面进行深入的比较分析,从而给出施工缝的留置位置对抗震性能的影响。 通过比较分析显示,当框架结构每层施工缝不处于同一水平位置的时候,框架的抗震性能比带有传统施工缝框架有一定量的提高,本文通过等效应力分布图、滞回曲线、骨架曲线等等来说明。 本文解决了施工缝模拟的问题,比较了施工缝留置位置不同的框架结构的抗震性能的影响,确认了当每层施工缝的留置位置不处于同一水平面时混凝土的抗震性能强于带有传统施工缝的框架结构,为混凝土施工缝理论研究、具体留置位置和工程设计施工提供了一定的参考。