三维刚体弹簧元法在RC深梁抗剪性能尺寸效应评价中的应用.pdf
《三维刚体弹簧元法在RC深梁抗剪性能尺寸效应评价中的应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《三维刚体弹簧元法在RC深梁抗剪性能尺寸效应评价中的应用.pdf(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、选取典型的钢筋混凝土()深梁受剪试验开发并运用三维刚体弹簧元法()模拟了大尺寸截面深梁的受剪破坏过程以及箍筋对深梁抗剪性能的影响 结果表明 不仅能够较准确地计算 深梁的开裂荷载、名义抗剪强度以及箍筋的增强作用而且能够模拟裂缝的开展以及构件的破坏 相比于有限元法 具有以下优势:大幅度提高了名义抗剪强度的计算精度实现了散布裂缝模拟的可视化以及混凝土裂缝宽度的直观、定量评价能够更好地捕捉峰值荷载后的软化行为 因此 为大尺寸截面深梁的受剪破坏模拟、明晰抗剪性能尺寸效应机理和完善大尺寸 构件设计提供了有效研究手段关键词:深梁 名义抗剪强度尺寸效应中图分类号:.文献标志码:./.(.):().():.应用
2、 力 学 学 报第 卷投稿网站:/.微信公众号:应用力学学报 .:钢筋混凝土()梁柱构件的抗剪性能具有明显的尺寸效应不仅其横截面名义抗剪强度随着构件横截面高度的增大而逐渐减小而且受剪破坏形式也可能随着截面尺寸的增大而改变 其中 深梁或短柱抗剪性能的尺寸效应相较于浅梁、长梁和长柱更为显著 虽然抗剪性能尺寸效应复杂并且受剪跨比或跨高比的影响明显但是截至目前由于受到加载设备能力的制约横截面尺寸大于 的受剪试验研究比例偏少 目前我国、美国以及欧洲的主流设计规范对于抗剪承载力计算或抗剪设计主要基于大量中等尺寸梁构件的受剪试验数据库而缺乏尺寸效应产生的影响 同时 等通过试验证实如果梁高从 增至 按照当前规
3、范设计的无箍筋深梁的受剪破坏概率将从 增至 这严重超出了土木结构破坏概率的容许上限()大大降低了结构的安全可靠度可见深梁的抗剪设计需要引入尺寸效应因素、等和 分别根据断裂力学、分形理论和统计学方法推导了尺寸效应律但是这些公式局限于混凝土材料层次并且没有充分考虑剪跨比、配箍率和轴压比等重要结构参数的影响无法直接应用于抗剪承载力设计近年来随着数值模拟技术的快速发展有限元方法逐渐成为研究 构件受力破坏机理的有效工具 但是该法基于连续体力学对于模拟混凝土的实际开裂行为和峰值荷载后的软化行为存在一定的局限性 因此有国内学者尝试应用刚体弹簧元法来模拟混凝土 材 料 和 一 般 尺 寸 构 件 的 力 学
4、性能 等在二维模型的基础上开发了三维刚体弹簧元法(以下简称 )并成功模拟混凝土的受力破坏行为解决了二维模型无法模拟混凝土三轴应力面法线方向开裂的缺陷与实际 构件的破坏更加吻合 经证明 可以准确有效地模拟中等尺寸 深梁(梁高 左右)的受剪开裂行为和峰值荷载后的破坏过程并且能够实现裂缝的散布可视化以及裂缝宽度的定量评价 但是 模拟大尺寸 深梁受剪破坏的适用性仍缺乏系统证明为了定量评价 深梁抗剪性能的尺寸效应研究配箍率等参数对尺寸效应的影响规律充实尺寸效应研究的数据库本研究基于 提出的刚体弹簧元的理论和本构模型参数建立三维模型模拟了无配箍深梁的抗剪性能尺寸效应以及箍筋对大尺寸深梁受剪破坏过程的影响验
5、证 定量评价深梁抗剪性能尺寸效应的适用性 数值模拟方法日本学者 于 年首次建立二维离散元法并模拟了梁板模型的非线性动荷载响应 该模型由刚性三角形单元构成每个单元在形心具有 个平移和 个转动自由度内力通过相邻两单元交界边中点设置的 个垂直弹簧和 个切向弹簧传递 和、和随后提出运用泰森多边形法(图法)进行混凝土单元的随机划分并应用梁单元()模拟钢筋采用无尺寸的连接单元()承担钢筋和混凝土单元间的受力传递 该模型较好地模拟了 长梁和桥墩的弯剪破坏过程 泰森多边形法有效地消除了混凝土开裂行为对单元规则形状划分的依赖性 等和 等将二维刚体弹簧元模型拓展至三维模型()明确了适用于该模型的混凝土和钢筋的本构
6、关系并且证明了 能够精准地模拟混凝土单轴受拉、受压和三轴受压等荷载试验过程 等和 等随后运用 模拟分析了 梁柱构件的弯剪破坏过程并分 析 了 破 坏 机 理 等和 等利用 研究了混凝土保护层厚度与钢筋约束对黏结性能的影响 本研究采用 模拟了不同截面高度无箍筋 深梁的抗剪性能定量评价了其抗剪承载力的尺寸效应此外模拟了有箍筋大尺寸深梁的抗剪性能.混凝土模型混凝土由一系列刚性多面体单元构成相邻多第 期付李 等:三维刚体弹簧元法在 深梁抗剪性能尺寸效应评价中的应用 投稿网站:/.微信公众号:应用力学学报面体在共有面上设置弹簧系统进行内力传递 通过弹簧的受力状态可以把握刚体单元间的相互作用为了消除单元形
7、状划分对裂缝开展路径的影响如前文所述采用 图法随机设置混凝土多面体单元(图)在任意刚体单元的体心定义有 个空间平移自由度和 个回转自由度 对于任意相邻单元共有面通过连结该面形心和各角顶点得到一系列三角形在各三角形形心设置 个垂直弹簧和个切向弹簧组成弹簧系统 该弹簧系统可以在不设置回转弹簧的情形下 同时传递弯矩和扭转作用图 混凝土模型.表 弹簧本构模型的关键控制参数.垂直弹簧弹性模量/()受拉行为相关/()/()受压行为相关/()切向弹簧弹性模量 /断裂基准相关/()()/()软化行为相关.注:“”表示混凝土材料试验测量值表示混凝土弹性模量表示混凝土单轴受拉强度表示混凝土断裂能量表示混凝土单轴受
8、压强度图 垂直、切向弹簧本构关系模型.本研究采用了 等推荐的垂直和切向弹簧的本构模型曲线以及重要控制参数(如表 和图 所示)图()为垂直弹簧受拉本构模型图中 为弹性模量 为抗拉强度 为断裂能 曲线达到抗拉强度前为线弹性之后根据断裂能建立软化模型图()为垂直弹簧受压本构模型它由式()或式()这两个二次函数分段组成其中、和 为定义非线性函数曲线的材料模型参数 ()()()()()()()()()()()()()()()应用 力 学 学 报第 卷投稿网站:/.微信公众号:应用力学学报(/)(/)()剪应力应变的关系模型由两个互相垂直的切向弹簧的受力合成得到合成剪应变由式()计算得到其中 为合成剪应变
9、 和 为两个方向的应变分量 合成剪应力分量 和 由式()计算得到剪应力的本构模型如图()和式()所示其中 /为切向弹簧软化行为控制参数根据图()和式()进行计算 其中、为控制软化行为的参数 ()()()合成抗剪强度 根据摩尔库伦破坏准则(图 和式)计算得到 和 分别为黏聚力和内摩擦角 为使合成抗剪强度增大的压缩应力极限值.钢筋模型钢筋由一系列常规梁单元组成(图)它们可以布置在结构内的任意位置而不依赖于混凝土单元的网格划分 每根梁单元具有 个平移和 个转动自由度并且通过零尺寸的连接单元与混凝土单元相连进行受力传递 本研究的钢筋应力应变关系曲线采用双直线模型裂缝的产生和发展与钢筋、混凝土间的黏结滑
10、移作用有关 本研究中的钢筋混凝土黏结滑移模型由布置于连接单元上并且与钢筋轴向平行的弹簧传递 黏结滑移模型在峰值力前采用 等提出的模型在峰值力后则采用 提出的模型(图)图 钢筋模型和黏结力滑移模型.无箍筋 深梁的尺寸效应模拟和评价.对象试验 等为了定量评价无箍筋 深梁的抗剪强度尺寸效应应用相同配合比设计制作了 根几何形状、截面高度成比例增大的深梁并进行了两点对称 加 载 梁 高 从 小 到 大 依 次 为、为了保持剪跨比(/)为常数.剪跨长度从小到大依次设置为、鉴于 等通过试验证实梁宽对名义抗剪强度的影响极小甚至可以忽略不计试验梁的宽度被定为常数 而不随梁高变化 轴向受拉钢筋的布置情况和钢筋直径
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 三维 刚体 弹簧 RC 深梁抗剪 性能 尺寸 效应 评价 中的 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。