基于OpenSees的RC柱数值模拟与验证

基于OpenSees的加固震损RC柱拟静力试验数值模拟尹帅锋;胡克旭
【期刊名称】《结构工程师》
【年(卷),期】2015(031)002
【摘要】采用基于纤维模型的OpenSees非线性有限元软件,对新型混凝土材料加固的预震损RC柱低周反复加载试验进行了数值模拟分析,采用改进的Park-Ang 双参数损伤模型对构件损伤进行计算和材料性能折减,并将模拟结果同试验结果进行了比较分析.结果表明,使用考虑损伤的OpenSees模型能够有效地对构件进行加固后的承载力及受力性能分析.对于模拟中存在的一些问题,通过分析试验给出其主要原因.
【总页数】7页(P145-151)
【作者】尹帅锋;胡克旭
【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于OpenSees的RC柱拟静力数值分析模型 [J], 卜海峰;胡思康;张耀庭;童康;叶宏伟;
2.基于OpenSees的RC柱拟静力数值分析模型 [J], 卜海峰;胡思康;张耀庭;童康;叶宏伟
3.基于OpenSees的RC柱拟静力数值分析模型 [J], 卜海峰;胡思康;张耀庭;童康;
叶宏伟;
4.基于Opensees 的注胶加固震损RC框架试验的有限元分析 [J], 巩玉玺
5.基于OpenSees的CFRP加固RC短柱抗震性能数值模拟 [J], 王瑾;蔡新江;田石柱
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于OpenSees的芳纶纤维加固RC柱抗震性能研究芳纶纤维布由于良好的抗疲劳、抗弯折性和相对较低的价格使其在土木工程加固应用中有广阔的前景。

本文采用OpenSees软件对芳纶纤维加固钢筋混凝土柱子进行低周反复加载模拟分析，并通过与未加固试件之间的比较分析了不同加固层数对试件的抗震性能的影响。

研究结果表明：芳纶纤维加固墩柱能明显提高墩柱的抗震性能，但是抗震性能的提高程度与加固层数并不总是成正比关系。

标签：OpenSees;芳纶纤维;加固;抗震;墩柱国内外早期建造的混凝土桥梁大都按照旧的桥梁规范进行设计和建造，因而存在不少问题，如桥墩配置的横向钢筋不足或竖向间距过大，纵向钢筋在潜在塑性铰范围内的细部构造不良因而无法满足抗震要求等。

为增加服役桥梁结构的抗震性能，现有的抗震加固做法通常是在桥墩预期出现塑性铰的关键部位增加横向约束以提高其抗弯延性和抗剪强度，从而最终达到提高桥梁结构整体延性能力的目标。

其中，外贴纤维增强复合材料（FRP）加固方法由于具有施工工期短、耐久性好且易于施工等优点，日益受到研究人员青睐[1]。

目前用于桥梁加固的FRP 材料主要有：碳纤维（CFRP）、芳纶纤维（AFRP）、玻璃纤维（GFRP）和玄武岩纤维（BFRP），而其中又以碳纤维（CFRP）在工程应用中最为常见。

碳纤维布虽然具有较高的抗拉强度和耐化学性[2]，但其抗剪强度低、抗冲击强度差、脆性大且不宜弯折施工，因此在实际工程应用中有一定的限制性。

而芳纶纤维由于具有较高的抗拉、抗剪、抗冲击强度和抗疲劳性能，柔软不易弯折且价格便宜[3]，因而在桥梁和房屋结构加固领域中有着碳纤维不可替代的应用前景[4]。

截至目前，针对AFRP加固的研究主要集中在AFRP梁板加固研究领域，专门针对墩柱开展AFRP加固研究则十分少见[4-6]。

而历次地震震害表明：在桥梁结构的所有构件中，墩柱是最重要也是最容易损坏的构件，因此开展这方面的抗震加固研究具有重要的实际工程意义和良好的研究背景。

文章编号：1000-4750(2021)06-0072-09RC 框架梁柱子结构抗连续倒塌性能不确定性分析陈泽帆1，林楷奇1，陆新征2，李 易3(1. 福州大学土木工程学院，福州 350116；2. 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点试验室，北京 100084；3. 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124)摘 要：近年来，结构的抗连续倒塌问题在国内外引起了广泛关注。

RC 框架作为实际工程中最常见的结构形式被广泛研究。

然而，已有RC 框架梁柱子结构的连续倒塌性能相关研究多基于确定性分析且主要针对静力拆除构件工况。

该文基于OpenSees 分别建立了典型RC 框架梁柱子结构的静力和动力连续倒塌分析有限元模型，通过试验对比验证了模型的准确性。

在此基础上，考虑结构截面几何属性、材料特性等不确定性因素，基于拉丁超立方抽样生成不同模型并分析了结构不确定性对RC 框架梁柱子结构静力和动力抗连续倒塌性能的影响。

参数不确定性分析结果表明：悬链线机制对RC 框架梁柱子结构的抗连续倒塌性能十分重要；而以梁端转角达到0.20 rad 作为RC 框架梁柱子结构动力失效指标在一定程度上偏于保守。

参数敏感性分析结果表明：纵筋屈服强度、极限强度为影响RC 框架梁柱子结构抗连续倒塌能力的主要因素。

关键词：钢筋混凝土框架；连续倒塌；不确定性分析；拉丁超立方抽样；有限元分析中图分类号：TU352.1 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.07.0464UNCERTAINTY ANALYSIS ON PROGRESSIVE COLLAPSE RESISTANCEOF RC BEAM-COLUMN SUBSTRUCTURESCHEN Ze-fan 1, LIN Kai-qi 1, LU Xin-zheng 2, LI Yi3(1. College of Civil Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350116, China;2. Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of China Education Ministry, Tsinghua University, Beijing 100084, China;3. Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China)Abstract: In recent years, the problem of progressive collapse of building structures has aroused widespread concern at home and abroad. As one of the most commonly used structure systems in engineering practice, the reinforced concrete (RC) frame structures have been widely involved in many existing progressive collapse studies. However, most of the studies were mainly based on deterministic and static analyses of column removal scenarios. In this study, the finite element (FE) model of a typical RC frame beam-column substructure is built based on OpenSees. Both static and dynamic progressive collapse analyses of the beam-column substructure are performed and validated against the experimental results. Furthermore, several structural models were generated for the uncertainty analyses by the Latin hypercube sampling method. The influences of various uncertainty factors are discussed, including the sectional geometries, material properties and so on. The results indicate that the catenary action plays a crucial role in RC frame beam-column substructures against progressive collapse.However, the use of 0.2 rad chord rotation as the failure index in the dynamic progressive collapse analyses is to a certain extent conservative. Moreover, according to the sensitivity analyses, the yield strength and ultimate strength of the longitudinal reinforcement are the major factors that affect the progressive collapse resistance of收稿日期：2020-07-19；修改日期：2020-09-26基金项目：国家自然科学基金项目(51908133)通讯作者：林楷奇(1990−)，男，福建福州人，副教授，博士，主要从事结构工程研究(E-mail: ****************).作者简介：陈泽帆(1997−)，男，福建龙岩人，硕士生，主要从事结构抗连续倒塌研究(E-mail: ****************);陆新征(1978−)，男，安徽芜湖人，教授，博士，主要从事结构非线性仿真研究(E-mail: *****************.cn );李　易(1981−)，男，湖北襄阳人，副研究员，博士，主要从事工程结构防灾减灾研究(E-mail: *************.cn ).第 38 卷第 6 期Vol.38 No.6工 程 力 学2021年6 月June2021ENGINEERING MECHANICS72RC frame beam-column substructures.Key words: reinforced concrete frame; progressive collapse; uncertainty analysis; Latin hypercube sampling;finite element analysis在美国土木工程协会的ASEC/SEI 7-10[1]中，结构的连续倒塌定义为：“由于初始的局部破坏在构件间扩散，最终导致结构整体倒塌或大面积的不成比例倒塌”。