鋼筋混凝土連梁破壞機理研究范文

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《重慶建筑雜志》2014年第八期

1有限元模型

1.1材料模型鋼筋材料模型采用線彈性模型和雙線性彈塑性材料模型[5-6]。混凝土模型考慮受拉開裂，其受壓本構關系采用不帶下降段的多折線隨動強化模型來定義，本構關系的具體數(shù)學模型采用混凝土規(guī)范建議的公式（上升段為二次拋物線，之后為水平的直線段）：當εc<ε0時，σc=fc[1-(1-εc/ε0)n]；當εc<ε0<εcu時，σc=fc，式中各參數(shù)含義參見混凝土規(guī)范。

1.2模型建立根據實際情況，對鋼筋分布比較均勻的剪力墻和樓板采用整體式建模，連梁縱筋采用分離式建模，箍筋按配筋率彌散在混凝土中。混凝土采用Solid65單元模擬，鋼筋采用Link8單元模擬，這些單元可以模擬混凝土中的加強鋼筋以及混凝土的拉裂、壓碎現(xiàn)象，并得到鋼筋的應力、應變分布。建模過程中，不考慮鋼筋與混凝土之間的滑移，劃分網格時鋼筋與混凝土單位共用節(jié)點，同時不考慮混凝土的壓碎。計算時，混凝土閉合裂縫剪切傳遞系數(shù)取為0.95，剪力墻部位張開裂縫剪切傳遞系數(shù)取0.125，連梁部位張開裂縫剪切傳遞系數(shù)取0.5，兩種試件的有限元模型如圖2所示。建模時，墻肢底部所有節(jié)點施加全約束，水平荷載施加在模型左端頂部，為使計算收斂，在施加集中荷載處增加剛性墊片。荷載步取10kN逐級加載，直到結構破壞為止。

2有限元分析

分析三種模型的裂縫發(fā)展、破壞形態(tài)如圖2所示。由圖可以看出：模型SW1的初始裂縫出現(xiàn)在連梁左下角處。隨著荷載不斷增加，裂縫逐步擴大，連梁左下角、右上角均出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，連梁兩端部裂縫呈扇形發(fā)展，且有明顯的豎向裂縫擴展趨勢。在結構達到承載能力極限狀態(tài)時，裂縫由連梁向受拉墻肢蔓延，連梁與受拉墻肢連接處出現(xiàn)剪切破壞，受拉墻肢過分迅速開裂，結構完全喪失承載能力。模型SW2的初始裂縫出現(xiàn)在下部梁的左下角。隨著荷載增加，上下部梁左下角、右下角均開始出現(xiàn)裂縫，連梁與墻肢連接處裂縫成扇形發(fā)展，連梁裂縫由端部向梁中間發(fā)展，裂縫發(fā)展持續(xù)階段較長。當荷載增至一定程度時，SW2上部梁左下角裂縫和右上角裂縫形成貫通，連梁完全破壞，具有明顯的彎剪破壞特征，而后剪力墻墻肢底部受拉區(qū)破壞，結構完全喪失承載能力。從整個加載過程中可以看出，裂縫出現(xiàn)之后，結構仍具有很高的抗側變形能力，其破壞形態(tài)屬于延性破壞。模型SW3的初始裂縫出現(xiàn)在上部梁的左下角處，隨著荷載增加，上部梁、中間梁、下部梁左下角、右上角相繼開裂，其裂縫發(fā)展與模型SW2十分相似，連梁裂縫均由端部向梁中間發(fā)展，裂縫發(fā)展持續(xù)階段較長。當荷載增加至一定程度時，模型SW3上部梁裂縫形成貫通，連梁完全破壞，具有明顯彎剪破壞特征，而后剪力墻墻肢底部受拉區(qū)破壞，結構完全喪失承載能力。從整個加載過程可以看出，裂縫出現(xiàn)以后，結構仍具有較高的抗側變形能力，其破壞屬于延性破壞。

3結論

本文通過對三種不同組成形式的帶板連梁剪力墻結構建立精細化數(shù)值模型，分析水平荷載下三者的裂縫發(fā)展狀況，得到結論如下：（1）連梁剪力墻結構在水平荷載作用下，能夠表現(xiàn)出良好的延性性能。三者的受力狀態(tài)區(qū)分明顯，均表現(xiàn)出典型的彈性狀態(tài)、屈服狀態(tài)和極限狀態(tài)。（2）單連梁剪力墻結構的三個階段發(fā)展較快，屈服階段明顯短于其他兩構件，且最終的極限承載力也明顯低于其他兩構件。（3）雙連梁剪力墻結構與三連梁剪力墻結構均具有較長的屈服發(fā)展階段，在破壞過程中能夠表現(xiàn)出良好的彎剪破壞特性，且兩者的實際裂縫發(fā)展過程基本相似。

作者：田慧張海孫益歡郭翰林單位：天津城市建設管理職業(yè)技術學院建筑工程系 天津城建大學土木工程學院