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为精细化模拟桥梁结构的非线性行为,在深入分析纤维梁柱单元模型原理的基础上,本文基于ABAQUS建立了钢筋混凝土精细化纤维梁柱单元模拟平台FENAP,开发了与其相适应的材料模型库FENAP/MAT,涵盖了多种材料本构模型,能够有效考虑构件的刚度退化和强度退化等损伤效应,以及模拟轴力和弯矩的多维耦合效应等复杂非线性动力行为,且可考虑箍筋对混凝土的约束作用等。利用该FENAP平台数值模拟了一个钢筋混凝土矩形截面悬臂梁,进行了Pushover分析,考虑了箍筋对核心混凝土约束效应的影响,并与OpenSEES的计算结果进行对比。结果表明:FENAP平台可有效模拟桥梁构件的多种复杂非线性行为,且具有很好的计算效率和求解精度。 相似文献
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基于OpenSees平台建立钢管混凝土拱桥动力分析模型,并与Midas Civil模型结果进行比对。通过一条强震记录下的IDA分析,得到钢管混凝土拱桥拱肋横桥向非线性地震性能,比较拱肋采用弹性梁单元和纤维梁单元两种模型的拱脚弯矩时程曲线和拱顶位移时程曲线,分析拱肋关键截面屈服机理,绘制它们的曲率IDA曲线和拱顶位移IDA曲线。研究结果表明:横桥向在强震作用下拱脚和拱顶不一定先屈服,而是在拱肋截面突变或有集中质量连接处,在设计时需重点考虑;随着地震动增大,先是与横撑连接处拱肋首先屈服,然后是拱脚和拱顶位置,最后向整个拱肋扩展,拱肋非线性性能良好,仍有一定的抗震储备能力。 相似文献
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分别考虑了钢材和混凝土的非线性性能,在开源软件OpenSees的平台上,采用纤维截面模型对钢骨混凝土受弯构件进行非线性有限元分析,并将计算结果与相关的试验结果进行了对比分析。分析结果表明:本文采用的纤维模型得到的计算结果与试验结果比较吻合,验证了在OpenSees的平台上,选择合理的本构及计算参数的纤维模型分析钢骨混凝土梁的可靠性。 相似文献
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钢-混凝土组合连续刚构桥的关键在于墩梁连接节点，设计了双层钢箱混凝土、钢筋混凝土和钢管混凝土等3种不同类型墩柱的连接节点构造形式。基于OpenSees平台建立了墩柱截面纤维有限元模型，并利用双层钢箱混凝土墩柱拟静力试验结果验证了数值模型的有效性，进而基于纤维有限元模型对3种不同类型墩柱节点进行了非线性滞回性能计算分析。结果表明:纤维模型能够模拟拟静力作用下组合连续刚构桥墩梁连接的滞回性能，双层钢箱混凝土墩柱与钢箱-混凝土组合梁连接节点的整体抗震性能要优于钢筋混凝土墩柱和实心钢管混凝土墩柱与钢箱-混凝土组合梁的连接节点，建议的刚性节点构造合理和传力路径明确，可为钢-混凝土组合连续刚构桥设计提供参考。 相似文献
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OpenSEES的剪力墙宏观单元的研究 总被引：3，自引：0，他引：3
重点研究三维剪力墙单元MVLEM3D的数值模型及计算原理,并采用开源非线性有限元程序OpenSEES进行剪力墙低周往复试验的数值分析,探讨不同单元划分形式对结果的影响。通过二次开发编制了基于OpenSEES的剪力墙结构分析程序SWNA,对不同弹簧个数、不同竖向及水平划分方式,建立剪力墙宏观单元模型进行分析,对比试验结果表明该数值方法能够很好地从宏观上模拟剪力墙弹塑性行为:包括中和轴移动、剪切变形影响、局部塑性状态及破坏机制等。通过单元及弹簧的划分对比,可知该单元可通过比较少的自由度模拟剪力墙结构,节省大量计算时间。对于强非线性分析,增加水平划分可以考虑局部的破坏变形,使骨架曲线下降段明显。因此该单元适用于高层建筑结构的整体弹塑性分析及基于性能的抗震评定。 相似文献
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等效框架模型采用宏观模型来模拟砌体墙在平面内的抗震性能。砌体墙的墙柱和墙梁采用同时考虑轴向弯曲和剪切变形的基于力法的纤维截面进行模拟，且两者的连接视为刚性区域。轴向压缩及弯曲效应在截面纤维模型中考虑，而剪切效应由V-γ剪切恢复力模型表达，弯曲和剪切在单元层面进行耦合。通过统计和分析，确定骨架曲线的计算方法，并基于Ibarra-Krawinkler模型提出剪切恢复力模型。通过算例得出:该模型在单调加载和循环加载下的数值计算结果与试验结果均吻合较好。 相似文献
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In this paper, a fiber beam-column element considering flexure–shear interaction and bond-slip effect is developed for cyclic analysis of reinforced concrete (RC) structures. The element is based on conventional displacement-based Timoshenko beam theory, where the transverse shear deformation is included, and adopts the fiber model to describe the section force–deformation behavior. In the fiber model, shear deformation is assumed to be uniformly distributed along the section and is only resisted by concrete, thus the multi-dimensional concrete damage model is used for concrete fibers and therefore flexure–shear interaction is reflected naturally at the material level. Meanwhile, to account for the significant bond-slip effect at critical regions, the anchorage slip of bars at these regions is analytically derived. Then it is used to modify the uniaxial stress–strain model for steel fibers by assuming that the total strain can be treated as the sum of the bar deformation and anchorage slip, therefore the bond-slip effect is implicitly but simply represented. To validate the proposed element, a series of RC member and structure tests under cyclic loading are simulated. The results indicate that the proposed element can predict cyclic responses of RC structures, and can be used as a reliable tool for analysis of RC structures. 相似文献
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为研究不同形式的中心支撑对钢管混凝土结构抗连续倒塌性能的影响，基于纤维梁模型建立5种钢管混凝土框架-中心支撑结构数值模型，在合理选取钢材和混凝土材料本构模型的基础上，计算不同失效工况下结构的抗连续倒塌非线性动力响应，通过非线性静力加载获得结构的整体刚度和极限承载力。研究结果表明：设置中心支撑均可以提高结构的整体刚度和抗倒塌承载能力，其中对边柱失效工况的提升效果好于中柱失效工况；设置中心支撑提供了新的荷载传递路径，可以有效减小失效柱相邻构件的分配内力；X型支撑在不同失效工况下都能显著提升框架刚度和承载能力，降低失效节点的竖向位移，反斜支撑框架表现出更好的延性和极限承载能力，研究结果可为建筑结构抗连续倒塌设计提供参考。 相似文献
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为弥补试验的不足，对试验室里难以实现的情况进行研究，如大比例甚至足尺模型的动力试验，利用大型有限元软件MSC.MARC对钢筋-沥青复合隔震层建立了非线性有限元模型。利用钢筋非线性子程序UBEAM和非线性弹簧子程序USPRNG，分别模拟了钢筋和砖墩-上梁之间相互作用关系的非线性情况，引入了沥青油膏的温度影响系数。为验证该模型，在钢筋沥青隔震层试件振动台试验的基础上，对振动台试验中各试件的模态进行了计算、对各工况进行了三维有限元时程分析，并将分析结果与试验结果对比，计算结果与试验结果吻合较好，验证了该模型的准确性和合理性。最后利用该模型，建立了不同高度的砌体结构有限元模型，设计并建立了相应的墙下条形隔震层模型，对钢筋沥青复合隔震层在不同高度的砌体结构中的动力性能和隔震效果进行了数值模拟，并对计算结果进行了归纳和分析，得出了一系列有用的结论。 相似文献
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基于柔度法的异形截面钢筋混凝土构件非线性分析 总被引：2，自引：0，他引：2
钢筋混凝土异形截面构件在住宅建筑中已被广泛应用,但适合此类长细比较小的异形截面构件空间分析模型并不成熟.目前国内外学者提出的基于有限单元柔度法的纤维单元模型,还不能考虑剪切变形对构件刚度的影响,对于短肢剪力墙这类长细比较小的构件是不适用的.本文建立了考虑剪切变形的基于柔度法的弹塑性纤维单元,对L形钢筋混凝土构件进行了算例分析.模拟计算结果与试验结果显示出良好的一致性,L形截面构件在侧力作用下会发生斜弯曲现象,钢筋混凝土构件在纯弯矩作用下杆件具有伸长特性. 相似文献
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抗震销在上海莘庄立交工程的设计中,由于构造的特殊性,其力学特性难以用常规方法表达。基于位移和多级设防的抗震思想,以莘庄立交工程中的一异型板桥为例,首次以两个包含极端边界条件的结构分析模型考虑抗震销这一特殊构造措施对结构的影响,并按照实际结构构造充分考虑材料非线性及连接构件的非线性等因素,分别以弹塑性纤维梁柱单元、空间滑动支座单元和接触单元模拟桥墩屈服、支座滑动、相邻结构之间碰撞,建立了空间非线性时程反应分析模型,并进行了设计和罕遇地震水平两个概率水准下的地震反应分析和抗震性能评估,并根据分析结果的对比,提出强化抗震销刚度的建议。 相似文献
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为合理反映钢筋锈蚀后黏结滑移性能劣化对钢筋混凝土(RC)结构抗震性能的影响,在既有黏结应力分布模式的基础上,推导得到钢筋应力-滑移关系,进而通过分析锈蚀对混凝土与钢筋界面黏结滑移机理的影响,建立考虑钢筋锈蚀损伤的黏结滑移本构模型。基于已有拉拔试验结果,与仅考虑纵筋锈蚀率影响的Cheng模型进行对比,验证所建模型的合理性与准确性。基于OpenSees有限元平台,采用纤维梁柱单元和零长度截面单元串联的方式,将所建钢筋黏结滑移模型嵌套于零长度截面单元的钢筋本构中,建立可考虑黏黏结滑移的锈蚀损伤纤维梁柱模型,并通过6根锈蚀RC柱拟静力试验结果验证模型的准确性,结果发现所提考虑黏结滑移的锈蚀RC纤维梁柱模型计算所得滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好,累计耗能最大误差不超过15%。此外,通过参数分析研究影响锈蚀钢筋滑移量的因素,结果表明屈服滑移量与极限滑移量随体积配箍率的增大而明显减小,随混凝土保护层与钢筋直径之比(c/d)增大而变化的幅度较小。 相似文献
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为进一步研究真实火灾工况下钢管混凝土组合框架的抗火性能,基于有限元软件ABAQUS建立了单层单跨圆形钢管混凝土柱-组合梁平面框架经历火灾全过程的数值分析模型。通过合理选取热工参数,进行了组合框架在ISO-834标准升降温曲线下的热传分析,研究了组合框架钢管混凝土柱与组合梁截面温度场的变化规律;在热传模型的基础上,通过合理选取材料本构模型、单元类型、边界条件以及网格划分等,对经历常温加载、升温、降温以及火灾后的钢管混凝土柱-组合梁平面框架的力学性能进行初步探讨。结果表明,由于钢筋混凝土楼板在受火过程中的吸热与约束作用使组合框架在受火后仍具有较高承栽力。该方法可进一步完善钢管混凝土结构抗火分析理论,也可供实际工程应用参考。 相似文献
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钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析:Ⅰ有限元反应及其灵敏度 总被引：2，自引：1，他引：2
作为一种随机有限元方法,有限元可靠度方法通过有限元反应灵敏度分析将结构可靠度分析的近似解析方法与结构确定性分析的有限元方法结合起来,可以有效地处理结构反应是基本随机变量的隐式函数这一难题,因此成为大型复杂结构可靠度分析的有效工具。采用基于位移的非线性纤维梁柱单元对钢框架结构进行有限元建模,推导了单元与截面的基本方程。针对基于位移的纤维梁柱单元,采用逐级递进方式,分别推导了整体级、单元级、截面级和材料级的有限元反应灵敏度直接微分表达式。研究结果可为采用FORM或SORM等近似解析法进行钢框架结构的非线性静力有限元可靠性分析提供算法支持和编程依据。 相似文献
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为讨论利用纤维梁柱单元进行钢筋混凝土桥墩地震反应分析的建模方法，分别以4个悬臂式单柱墩和1个双柱墩拟静力加载试验，以及1个悬臂式单柱墩的振动台试验结果为依据，基于OpenSees数值分析平台建立了桥墩的地震反应分析模型。通过改变单元数量，分析了基于力的纤维梁柱单元和基于位移的纤维梁柱单元对桥墩地震反应的模拟精度。结果表明:对悬臂式单柱墩的拟静力和振动台试验，可沿墩高仅建立1个基于力的纤维梁柱单元，并在墩底串联1个考虑纵筋塑性渗透和粘结滑移的转动弹簧单元，即可获得很好的模拟结果。当采用基于位移的纤维梁柱单元时，应沿墩高至少建立2个单元，且塑性铰区至少有1个，才能保证获得较高的模拟精度。对双柱墩拟静力试验，采用基于力的纤维梁柱单元建模，沿每个墩高建立2个单元即可；以基于位移的纤维梁柱单元建模，建议沿每个墩高建立3个单元，且其中2个单元布置在塑性铰区。当数值模型可对静力滞回曲线取得很好的模拟结果后，该模型一般可对动力作用下墩顶最大位移和墩底最大剪力进行较为准确的模拟，但对墩顶残余位移的模拟精度无法保证。 相似文献