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受火后混凝土框架基于纤维模型的软件开发与试验验证

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工程力学 2016年第11期33卷 163-173页

作者：夏敏余江滔陆洲导苏州科技学院土木工程学院苏州215011 同济大学结构工程与防灾研究所上海200092

为了对受火后混凝土框架的残余力学性能进行有效准确的数值模拟,该文基于纤维单元模型和分层壳单元模型的思路,以ABAQUS通用有限元软件为开发平台,利用Python脚本语言对其进行二次开发,建立了混凝土框架火灾受损分析系统(简称ASFCF系统... 详细信息

为了对受火后混凝土框架的残余力学性能进行有效准确的数值模拟,该文基于纤维单元模型和分层壳单元模型的思路,以ABAQUS通用有限元软件为开发平台,利用Python脚本语言对其进行二次开发,建立了混凝土框架火灾受损分析系统(简称ASFCF系统)。为了验证该系统,设计了2个相同尺寸的带楼板的单层单跨空间混凝土框架,一个进行火灾试验(称为火后框架),一个不进行火灾试验(称为常温框架),对这两个框架中的各个梁、板构件按顺序依次进行静载破坏试验;利用ASFCF系统对两个框架分别进行非线性有限元分析,将火后框架与常温框架各个构件的模拟计算结果与试验实测数据进行对比,结果表明:二者的吻合度较高,误差均在可接受的范围之内,说明采用纤维单元模型和分层壳单元模型模拟火灾后框架结构中的梁、柱和楼板是合理有效的,采用ASFCF系统对混凝土框架进行高温后热力耦合分析的计算结果准确、可信,能够较好地用于受火后混凝土框架残余承载力的计算和评估中。

关键词：混凝土框架受火后纤维单元模型分层壳单元模型软件开发试验验证

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带剪切连梁的双柱式桥墩抗震性能分析方法与试验验证

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工程力学 2016年第7期33卷 176-183页

作者：谢文孙利民宁波大学建筑工程与环境学院浙江宁波315211 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

在带剪切连梁的双柱式桥墩拟静力试验研究基础上,该文建立了带剪切连梁的双柱式桥墩的集中塑性铰和纤维单元分析方法并进行了抗震性能分析,比较分析了各模型的墩柱剪力-位移滞回曲线及其骨架曲线与耗能能力、剪切连梁滞回曲线及其耗能... 详细信息

在带剪切连梁的双柱式桥墩拟静力试验研究基础上,该文建立了带剪切连梁的双柱式桥墩的集中塑性铰和纤维单元分析方法并进行了抗震性能分析,比较分析了各模型的墩柱剪力-位移滞回曲线及其骨架曲线与耗能能力、剪切连梁滞回曲线及其耗能能力等性能参数。结果表明:采用集中塑性铰和纤维单元分析方法预测的抗震性能与试验结果吻合较好,且两种分析方法能合理反映桥墩最大荷载后的强度下降、刚度退化和耗能水平下降等现象,表明该方法是分析带剪切连梁的双柱式桥墩抗震性能的有效可靠方法。

关键词：双柱式桥墩剪切连梁集中塑性铰模型纤维单元模型累积滞回耗能

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钢筋混凝土框架结构地震失效模式优化

天津大学学报(自然科学与工程技术版) 2014年第4期47卷 364-370页

作者：李忠献王虹吕杨徐龙河天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室中国建筑设计研究院北京交通大学土木建筑工程学院

地震作用下钢筋混凝土框架结构薄弱部位易发生损伤破坏,从而引起结构失效,针对结构的失效模式进行优化有利于提高结构的抗震性能.为此,以结构构件、结构层以及结构整体的损伤准则为约束方程,采用以结构构件损伤值相等为目标的优化设计方... 详细信息

地震作用下钢筋混凝土框架结构薄弱部位易发生损伤破坏,从而引起结构失效,针对结构的失效模式进行优化有利于提高结构的抗震性能.为此,以结构构件、结构层以及结构整体的损伤准则为约束方程,采用以结构构件损伤值相等为目标的优化设计方法,通过二次开发的钢材和混凝土的弹塑性损伤本构模型,应用纤维单元模型对强震作用下钢筋混凝土框架结构的失效模式进行了优化.以12层钢筋混凝土框架结构Benchmark模型为例,对双向El-Centro地震动作用下结构各构件的抗震性能进行优化,并对优化前后结构的动力响应和损伤发展进行分析,结果表明最优结构损伤集中得到有效的控制,结构各层损伤分布更加均匀,结构整体损伤减小,结构的抗震性能得到明显提高.

关键词：钢筋混凝土框架结构失效模式优化损伤分析损伤准则损伤本构模型纤维单元模型

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钢管混凝土偏心受压应力-应变关系模型研究

中国公路学报 2004年第1期17卷 24-28页

作者：陈宝春陈友杰王来永韩林海福州大学土木建筑工程学院福建福州350002

提出钢管混凝土偏心受压应力-应变关系的纤维单元模型。钢管采用一维四段直线的应力-应变关系,混凝土采用以一维形式表达、考虑钢管与混凝土相互作用的应力-应变关系。提出了偏心受压的钢管混凝土考虑钢管径向应力梯度对紧箍作用影响的... 详细信息

提出钢管混凝土偏心受压应力-应变关系的纤维单元模型。钢管采用一维四段直线的应力-应变关系,混凝土采用以一维形式表达、考虑钢管与混凝土相互作用的应力-应变关系。提出了偏心受压的钢管混凝土考虑钢管径向应力梯度对紧箍作用影响的核心混凝土的应力-应变关系模型。最后应用提出的钢管混凝土偏心受压应力-应变关系,对钢管混凝土偏心受压柱和钢管混凝土拱面内受力全过程进行了计算分析。

关键词：桥梁工程应力—应变关系纤维单元模型偏心受压钢管混凝土

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预应力混凝土空心墩拟静力试验与数值分析

桥梁建设 2015年第3期45卷 63-69页

作者：王军文张伟光李建中石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室河北石家庄050043 济南铁路局聊城工务段山东聊城252000 同济大学桥梁工程系上海200092

为研究预应力混凝土空心墩的抗震性能,对4个空心墩模型进行拟静力试验研究,并基于试件的破坏特征、滞回性能等试验结果,利用OpenSees软件,采用纤维梁柱单元模拟各空心墩在拟静力荷载下的力学行为,对比分析预应力混凝土整体式空心墩、装... 详细信息

为研究预应力混凝土空心墩的抗震性能,对4个空心墩模型进行拟静力试验研究,并基于试件的破坏特征、滞回性能等试验结果,利用OpenSees软件,采用纤维梁柱单元模拟各空心墩在拟静力荷载下的力学行为,对比分析预应力混凝土整体式空心墩、装配式空心墩与钢筋混凝土空心墩的拟静力行为。结果表明:在钢筋混凝土空心墩中配置竖向无粘结后张预应力筋,可提高其刚度与水平抗力,增强滞回曲线的捏缩效应,减小残余位移,对累积滞回耗能影响不大;与整体式空心墩不同,添加耗能钢筋的预应力装配式空心墩没有出现明显的塑性铰区,曲率分布和剪切错动主要集中在墩底接缝处,滞回曲线呈明显的捏缩状,损伤程度较轻,其刚度、累积滞回耗能分别约为钢筋混凝土空心墩的100%、73%;建议的模型和方法能较准确地预测预应力空心墩的拟静力行为。

关键词：预应力混凝土结构空心墩装配式桥墩拟静力试验模型试验有限元法纤维单元模型数值分析

基于OpenSees对美国加州Yuba桥铰接跨破坏状态分析

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世界地震工程 2013年第4期29卷 67-73页

作者：吴桐 Walter Yang 孙全胜 Reginald DesRoches 东北林业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150040 佐治亚理工学院土木与环境工程学院美国亚特兰大30332

为了研究大跨径桥梁铰接跨的复杂破坏状态,应用地震工程分析软件OpenSees,对美国加州Yuba桥铰接梁跨的三维纤维单元模型进行了分析。探讨了简化模型和细分模型对铰接构造模拟的可行性;并且通过Pushover逐级增加控制位移研究了铰接梁跨... 详细信息

为了研究大跨径桥梁铰接跨的复杂破坏状态,应用地震工程分析软件OpenSees,对美国加州Yuba桥铰接梁跨的三维纤维单元模型进行了分析。探讨了简化模型和细分模型对铰接构造模拟的可行性;并且通过Pushover逐级增加控制位移研究了铰接梁跨各构件的屈服破坏过程;同时得到:铰接位置某个限位装置发生破坏时,其为铰接点提供的相应刚度随之丧失,即使主梁根部尚未发生塑性破坏,其弯矩与曲率之比也会随之发生变化。

关键词： OpenSees 纤维单元模型铰接构造 Pushover 分析

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不同模型对足尺钢框架振动台试验模拟的影响

地震工程与工程振动 2010年第6期30卷 71-77页

作者：韩小雷陈学伟梁崇唐剑秋华南理工大学高层建筑结构研究所广东广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

本文分别采用纤维单元模型和塑性铰单元模型对一个四层足尺钢框架振动台试验进行模拟分析,在三维空间非线性分析程序Perform-3D中进行动力非线性分析,比较分析结果,并与试验结果对比,以研究两种模型应用于钢框架整体结构非线性分析的计... 详细信息

本文分别采用纤维单元模型和塑性铰单元模型对一个四层足尺钢框架振动台试验进行模拟分析,在三维空间非线性分析程序Perform-3D中进行动力非线性分析,比较分析结果,并与试验结果对比,以研究两种模型应用于钢框架整体结构非线性分析的计算精度。文中并讨论了纤维单元模型截面纤维的划分、塑性区长度的取值等问题。最后对采用组合梁的整体结构模型进行了动力非线性分析。结果表明,纤维模型的建模速度比塑性铰模型快,但塑性铰模型能模拟结构的倒塌时间。Perform-3D程序的纤维单元模型和塑性铰单元模型用于计算我国规范规定的7度和8度地震作用的多层钢框架结构,其结果是真实可靠的,而且计算结果偏于安全。

关键词：纤维单元模型塑性铰单元模型组合梁振动台试验参数分析

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钢筋混凝土桥墩弯剪数值分析模型

计算力学学报 2013年第2期30卷 249-254页

作者：孙治国王东升李宏男杜修力大连海事大学道路与桥梁工程研究所大连116026 大连理工大学建设工程学部大连116024 北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点试验室北京100124

基于修正的压力场理论MCFT(The Modified Compression Field Theory)和纤维单元模型建立了钢筋混凝土桥墩的弯剪数值分析模型,以MCFT理论确定桥墩的剪切力-剪切位移关系,并与考虑桥墩弯曲变形的纤维单元模型组合,共同考虑桥墩的弯-剪-... 详细信息

基于修正的压力场理论MCFT(The Modified Compression Field Theory)和纤维单元模型建立了钢筋混凝土桥墩的弯剪数值分析模型,以MCFT理论确定桥墩的剪切力-剪切位移关系,并与考虑桥墩弯曲变形的纤维单元模型组合,共同考虑桥墩的弯-剪-轴力耦合作用。通过与六个弯剪破坏控制的圆形截面钢筋混凝土桥墩拟静力试验结果的对比,对分析模型进行了验证。主要认识结论为基于MCFT理论可准确地计算弯剪破坏桥墩的屈服荷载、极限荷载和弹性阶段剪切刚度,剪切开裂是引起钢筋混凝土构件剪切力-剪切位移关系刚度突变的主要因素,而弯曲开裂与纵筋屈服对刚度的影响较小;分析模型对弯剪破坏桥墩的滞回曲线、弯曲与剪切变形成分均进行了较为准确的模拟分析。

关键词：钢筋混凝土桥墩弯剪分析模型修正的压力场理论纤维单元模型滞回曲线

基于OpenSees的钢筋混凝土桥墩拟静力试验数值分析

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世界地震工程 2011年第1期27卷 110-114页

作者：李贵乾郑罡高波重庆交通大学土木建筑学院重庆400074 招商局重庆交通科研设计院有限公司桥梁结构动力学国家重点实验室重庆400067

以4个呈弯曲破坏形态的圆形钢筋混凝土桥墩的拟静力试验结果为依据,基于OpenSees中的Beamwith Hinges Element单元,建立了相应的桥墩滞回分析纤维单元模型。由模拟结果与试验结果对比可知,所建立的纤维单元模型对桥墩的骨架曲线及滞回... 详细信息

以4个呈弯曲破坏形态的圆形钢筋混凝土桥墩的拟静力试验结果为依据,基于OpenSees中的Beamwith Hinges Element单元,建立了相应的桥墩滞回分析纤维单元模型。由模拟结果与试验结果对比可知,所建立的纤维单元模型对桥墩的骨架曲线及滞回曲线都有良好的模拟效果,且能体现桥墩在反复加载过程中刚度、强度退化现象,表明了模型的有效性。

关键词：钢筋混凝土桥墩拟静力试验 OpenSees 纤维单元模型数值分析