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基于MCFT的钢筋混凝土截面非线性分析

熊志伟  
【摘要】:在以往的钢筋混凝土构件截面非线性分析中,剪跨比较大时通常的做法是不考虑剪力的影响,这种简化方法所带来的误差不大。但是当剪跨比较小时,剪力的作用就不能被忽略。此时就需要有能考虑弯、剪共同作用的模型及理论进行分析计算。将经典的修正斜压场理论(MCFT)应用于钢筋混凝土梁截面的非线性分析是一种有效的分析方法。该法可以对在弯矩、剪力和轴力共同作用下的钢筋混凝土构件截面进行较为准确的荷载-变形反应全过程分析。 Evan C.Bentz 基于修正斜压场编制了有限元截面非线性分析程序Respons2000,笔者上届师兄黄建锋也于2004 年独立编制了基于修正斜压场理论的传统截面非线性分析程序。上述两者都能对单调加载情况进行分析模拟,但是均不能处理循环、反复加载情况。 弯曲变形和剪切变形是相互影响的,但是国内外对于反复加载情况下剪切变形对截面曲率的影响的分析研究较少。本文将要探讨的问题有:截面剪力-剪切变形滞回曲线与弯矩-曲率滞回曲线的关系;剪切变形对构件的荷载-挠度曲线特别是滞回曲线的影响;将MCFT 和割线刚度法用于截面的滞回反应分析存在什么难题,怎样实现。  针对以上问题,本文完成的主要工作如下:  ① 对Batoz.J.L 算法进行了改进,提出了适用于基于MCFT 的钢筋混凝土截面非线性有限元分析的割线刚度位移控制法。通过对国内外完成的若干低周交变试验试件的数值模拟,验证了本文所提出方法的正确性。实践证明提出的位移控制法适用于单调加载和低周反复加载情况且计算精度高、稳定、收敛速度快。  ② 用C++语言在国内外首次编制成功了基于修正斜压场理论和割线刚度法的钢筋混凝土截面非线性滞回反应分析程序,解决了滞回程序编制中遇到的单元历史状态的存储和判断、割线刚度矩阵异常的处理等传统截面滞回反应分析中不曾遇到的特殊问题。与以往传统的只能考虑弯矩、定轴力的截面滞回反应分析程序相比,本文程序能考虑弯矩、剪力、轴力共同作用,还有考虑变化轴力的潜力。为本研究小组后续进行的钢筋混凝土构件在压弯剪复合受力下的抗震性能及模型化方法研究奠定了基础性工作。 ③ 将本文程序用于模拟R.Park、D.C.Kent 和R.A.Sampson 试验,结果表明本文程序能够较好的模拟出非等幅加载情况下不对称配筋截面的滞回反应特性。用本文程序模拟了Sheikh 等人所做的高轴压比低周交变柱试验,以及Xinrong Li所做的较高轴压比较小剪跨比低周交变柱试验,取得了令人满意的结果。本文还尝


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1 付春晓;武海霞;陶莉;简新平;;混凝土截面配筋计算及绘图自动化[J];水利与建筑工程学报;2006年02期
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