基于MCFT的鋼筋混凝土截面非線性分析.pdf

1、在以往的鋼筋混凝土構(gòu)件截面非線性分析中，剪跨比較大時(shí)通常的做法是不考慮剪力的影響，這種簡(jiǎn)化方法所帶來(lái)的誤差不大。但是當(dāng)剪跨比較小時(shí)，剪力的作用就不能被忽略。此時(shí)就需要有能考慮彎、剪共同作用的模型及理論進(jìn)行分析計(jì)算。將經(jīng)典的修正斜壓場(chǎng)理論（MCFT）應(yīng)用于鋼筋混凝土梁截面的非線性分析是一種有效的分析方法。該法可以對(duì)在彎矩、剪力和軸力共同作用下的鋼筋混凝土構(gòu)件截面進(jìn)行較為準(zhǔn)確的荷載－變形反應(yīng)全過(guò)程分析。 Evan C.Bentz基于

2、修正斜壓場(chǎng)編制了有限元截面非線性分析程序Respons2000，筆者上屆師兄黃建鋒也于2004年獨(dú)立編制了基于修正斜壓場(chǎng)理論的傳統(tǒng)截面非線性分析程序。上述兩者都能對(duì)單調(diào)加載情況進(jìn)行分析模擬，但是均不能處理循環(huán)、反復(fù)加載情況。 彎曲變形和剪切變形是相互影響的，但是國(guó)內(nèi)外對(duì)于反復(fù)加載情況下剪切變形對(duì)截面曲率的影響的分析研究較少。本文將要探討的問(wèn)題有：截面剪力－剪切變形滯回曲線與彎矩－曲率滯回曲線的關(guān)系；剪切變形對(duì)構(gòu)件的荷載－撓度曲線

3、特別是滯回曲線的影響；將MCFT和割線剛度法用于截面的滯回反應(yīng)分析存在什么難題，怎樣實(shí)現(xiàn)。 針對(duì)以上問(wèn)題，本文完成的主要工作如下： ① 對(duì)Batoz.J.L算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了適用于基于MCFT的鋼筋混凝土截面非線性有限元分析的割線剛度位移控制法。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外完成的若干低周交變?cè)囼?yàn)試件的數(shù)值模擬，驗(yàn)證了本文所提出方法的正確性。實(shí)踐證明提出的位移控制法適用于單調(diào)加載和低周反復(fù)加載情況且計(jì)算精度高、穩(wěn)定、收斂速度快。

4、 ② 用C++語(yǔ)言在國(guó)內(nèi)外首次編制成功了基于修正斜壓場(chǎng)理論和割線剛度法的鋼筋混凝土截面非線性滯回反應(yīng)分析程序，解決了滯回程序編制中遇到的單元?dú)v史狀態(tài)的存儲(chǔ)和判斷、割線剛度矩陣異常的處理等傳統(tǒng)截面滯回反應(yīng)分析中不曾遇到的特殊問(wèn)題。與以往傳統(tǒng)的只能考慮彎矩、定軸力的截面滯回反應(yīng)分析程序相比，本文程序能考慮彎矩、剪力、軸力共同作用，還有考慮變化軸力的潛力。為本研究小組后續(xù)進(jìn)行的鋼筋混凝土構(gòu)件在壓彎剪復(fù)合受力下的抗震性能及模型化方法研究奠定了

5、基礎(chǔ)性工作。 ③ 將本文程序用于模擬R.Park、D.C.Kent和R.A.Sampson試驗(yàn)，結(jié)果表明本文程序能夠較好的模擬出非等幅加載情況下不對(duì)稱配筋截面的滯回反應(yīng)特性。用本文程序模擬了Sheikh等人所做的高軸壓比低周交變柱試驗(yàn)，以及Xinrong Li所做的較高軸壓比較小剪跨比低周交變柱試驗(yàn),取得了令人滿意的結(jié)果。本文還嘗試對(duì)Xinrong Li所做兩個(gè)有剪力參與的規(guī)則變化軸力試件低周交變柱進(jìn)行了模擬分析，也得出了與試驗(yàn)

6、基本吻合的 曲線。證明本文所編制的截面非線性反應(yīng)分析程序有考慮彎矩、剪力、軸力共同作用的潛力。 ④ 另外，本文在自編的截面非線性反應(yīng)分析程序的基礎(chǔ)上編制了集中加載簡(jiǎn)支梁 分析程序，并用該程序?qū)oronto大學(xué)所作的一系列混凝土梁試驗(yàn)進(jìn)行了模擬，將試驗(yàn)曲線與考慮剪切變形的計(jì)算曲線、不考慮剪切變形的計(jì)算曲線三者進(jìn)行了對(duì)比分析。 通過(guò)以上完成的工作，本文得出了以下初步結(jié)論： 對(duì)于剪跨比小于5的簡(jiǎn)支梁，在荷載－撓度分析