循环荷载下混凝土开裂-闭合行为计算方法研究

作     者：李晓琴 张田 LI Xiaoqin;ZHANG Tian

作者机构：昆明理工大学建筑工程学院昆明650500 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2021年第40卷第9期

页      面：254-263页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51968035,51768028) 云南省教育厅科学研究基金(2019J0043) 

主　　题：循环荷载 塑性损伤模型(CDP) 断裂能 损伤参数 刚度恢复因子 刚度恢复修正参数 

摘      要：为建立混凝土塑性损伤(concrete damaged plasticity, CDP)模型中描述循环荷载下混凝土开裂-闭合行为的受压刚度因恢复因子w_(c)计算方法,基于混凝土开裂断裂能G_(F)建立了指数型软化应力σ-开裂位移w关系;对比评价了现有的混凝土拉、压损伤参数(分别为d_(t)、d_(c))计算模型,选择了适用于钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)结构分析的d_(t)和d_(c)计算模型;并以受拉残存断裂能密度gFR与开裂断裂能密度g_(f)之比的θ次方(θ≥1)建立了w_(c)计算模型。该计算模型同时考虑了单元特征长度l_(eq)和d_(t)对变量w_(c)的影响,并讨论了刚度恢复修正参数θ的取值。为解决CDP模型中的w_(c)只支持某一常数定义所存在的局限性,以循环荷载下严重破损的RC节点为研究对象,基于现有混凝土裂缝特征与受拉损伤状态的统计关系,提出了一种基于拉伸损伤水平d_(t)的模型简化处理方法。以0≤d_(t)1≤0.75和0.75≤d_(t)2≤d_(t)m(d_(t)m≤1)将RC节点模型划分为轻微损伤和损伤-破坏两个区域,并分别采用特征刚度恢复因子w_(cz1)和w_(cz2)定义两个区域的材料属性。通过对多组循环荷载下的RC节点进行数值模拟并与试验数据比较,验证了循环荷载下混凝土开裂-闭合行为计算方法的正确性以及模型简化方法的可行性。