HRB400鋼筋本構(gòu)關(guān)系的理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、罕遇地震作用下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往進(jìn)入到彈塑性甚至是破壞階段。如要對(duì)其抗震性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，必須采用非線(xiàn)性有限元數(shù)值分析技術(shù)模擬其瀕臨破壞時(shí)的響應(yīng)。當(dāng)前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性有限元分析已經(jīng)發(fā)展到基于纖維單元的精細(xì)化建模分析階段，其分析結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì)材料本構(gòu)模型精度具有較高依賴(lài)性。鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)的重要組成材料，既有的鋼筋本構(gòu)模型多數(shù)建立在單調(diào)加載試驗(yàn)基礎(chǔ)上，不能考慮屈曲、疲勞、強(qiáng)度退化等效應(yīng)，因而嚴(yán)重地降低了數(shù)值模擬分析的精度。本文基于以

2、上背景，以若干鋼筋混凝土柱的擬靜力試驗(yàn)?zāi)M為基礎(chǔ)，探討了各種鋼筋模型的優(yōu)劣，并對(duì)我國(guó)HRB400鋼筋的進(jìn)行了單調(diào)拉伸和疲勞試驗(yàn)研究。
　　首先討論了常用的材料本構(gòu)對(duì)數(shù)值分析結(jié)果的敏感性。以O(shè)pensees軟件為平臺(tái)，分別選用Mander、Hoshikuma兩種約束混凝土模型和Steel01、Steel02、ReinforcingSteel三種鋼筋本構(gòu)模型，對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)中鋼筋試驗(yàn)及鋼筋混凝土柱擬靜力試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明：現(xiàn)有的

3、混凝土本構(gòu)模型已相對(duì)成熟，能較好地滿(mǎn)足數(shù)值模擬的精度要求；Steel01和Steel02鋼筋模型由于不能考慮鋼筋的屈曲、疲勞、強(qiáng)度退化等效應(yīng)而精度較低；ReinforcingSteel模型的計(jì)算精度相對(duì)較高，但其前提條件是模型中鋼筋的各項(xiàng)力學(xué)性能參數(shù)必須相對(duì)精確地確定。
　　其次，對(duì)我國(guó)HRB400鋼筋進(jìn)行了單調(diào)拉伸和低周疲勞試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)得出了HRB400鋼筋的力學(xué)性能基本參數(shù)（彈性模量Es、屈服強(qiáng)度f(wàn)y、強(qiáng)化初始剛度Esh、峰

4、值應(yīng)力fu和峰值應(yīng)變?chǔ)舥）、εp-2Nf和εp-φ SR關(guān)系式以及疲勞參數(shù)Cd、Cf和α的取值，通過(guò)在Opensees軟件中對(duì)HRB400鋼筋試驗(yàn)過(guò)程的模擬，驗(yàn)證了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與所得參數(shù)的實(shí)用性，評(píng)價(jià)了HRB400鋼筋的低周疲勞特性。
　　最后，結(jié)合HRB400鋼筋試驗(yàn)結(jié)果，在Opensees軟件中對(duì)兩個(gè)既有的鋼筋混凝土柱擬靜力試驗(yàn)進(jìn)行了模擬，分析表明：本文試驗(yàn)所得鋼筋疲勞參數(shù)適用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線(xiàn)性有限元分析，但參數(shù)Cf取