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1混凝土的弹性与弹塑性分形损伤本构模型研究1

1.1混凝土断裂面多重分形谱的二次拟合1

1.1.1混凝土断裂面多重分形谱1

1.1.2混凝土断裂面多重分形谱的二次拟合3

1.2试验研究7

1.2.1混凝土试件设计7

1.2.2试验方案设计7

1.2.3试验结果及分析8

1.3单轴受压弹性分形损伤本构模型18

1.3.1受压混凝土细观模型18

1.3.2弹性受压分形损伤指数19

1.3.3弹性受压分形损伤本构关系22

1.3.4弹性受压多重分形损伤本构关系25

1.3.5分形损伤演化方程26

1.3.6混凝土弹性单轴受压分形损伤本构关系27

1.4单轴受拉弹性分形损伤本构模型31

1.4.1弹性受拉混凝土细观模型31

1.4.2弹性受拉分形损伤指数32

1.4.3弹性受拉分形损伤本构关系33

1.4.4弹性受拉多重分形损伤本构关系34

1.4.5混凝土弹性单轴受拉分形损伤本构关系35

1.5单轴受压弹塑性分形损伤本构模型38

1.5.1弹塑性受压细观模型39

1.5.2弹塑性受压分形损伤指数40

1.5.3弹塑性受压分形损伤本构关系43

1.5.4弹塑性受压多重分形损伤本构关系45

1.5.5混凝土弹塑性单轴受压分形损伤本构关系46

1.6单轴受拉弹塑性分形损伤本构模型47

1.6.1弹塑性受拉细观模型47

1.6.2弹塑性受拉分形损伤指数48

1.6.3弹塑性受拉分形损伤本构关系49

1.6.4弹塑性受拉多重分形损伤本构关系50

1.6.5混凝土弹塑性单轴受拉分形损伤本构关系51

1.7本章小结52

参考文献53

2混凝土综合损伤本构模型研究55

2.1混凝土综合分形损伤本构模型研究55

2.1.1概述55

2.1.2混凝土破坏机理及损伤单元分析55

2.1.3分形损伤本构关系64

2.1.4算例及验证70

2.1.5本节小结73

2.2混凝土双轴拉-压综合随机损伤本构模型研究73

2.2.1概述73

2.2.2混凝土细观损伤模型74

2.2.3混凝土双轴拉-压综合随机损伤本构关系75

2.2.4理论计算与试验验证80

2.2.5本节小结81

参考文献82

3钢-混凝土界面的损伤本构模型研究83

3.1型钢混凝土的随机损伤本构模型83

3.1.1损伤模型及损伤指数定义83

3.1.2随机损伤本构关系86

3.1.3算例及试验验证87

3.2型钢混凝土的分形损伤本构模型90

3.2.1型钢混凝土界面破坏特点分析90

3.2.2型钢混凝土界面细观模型90

3.2.3型钢混凝土界面分形损伤指数91

3.2.4型钢混凝土粘结滑移分形损伤本构关系93

3.2.5算例及验证95

3.3本章小结96

参考文献97

4 SRHPC构件及其框架结构地震损伤性能研究98

4.1 SRHPC框架柱损伤试验研究98

4.1.1试验概况98

4.1.2试验加载装置与测试方案100

4.1.3试验结果与分析104

4.2 SRHPC框架柱损伤模型120

4.2.1强度衰减和刚度退化120

4.2.2框架柱极限抵御能力随循环次数的变化关系122

4.2.3加载顺序对损伤的影响123

4.2.4双参数损伤模型的建立123

4.2.5模型参变量的确定125

4.2.6损伤模型的有效性验证130

4.2.7构件相应损伤状态的确定131

4.3基于损伤的SRHPC框架柱恢复力模型134

4.3.1恢复力模型的组成及确定134

4.3.2常用恢复力模型135

4.3.3型钢混凝土柱的恢复力模型研究现状141

4.3.4基于损伤的SRHPC柱恢复力模型的建立142

4.3.5恢复力模型的验证155

4.4 SRHPC框架梁损伤性能研究157

4.4.1试验背景及目的157

4.4.2试验概况158

4.4.3破坏过程与特征162

4.4.4试验结果及分析165

4.4.5 SRHPC框架梁地震损伤模型172

4.4.6损伤结果量化181

4.4.7 SRHPC框架梁损伤影响因素分析182

4.5 SRHPC框架结构地震损伤分析182

4.5.1试验概况183

4.5.2试件损伤破坏过程与滞回特性187

4.5.3框架结构层损伤模型190

4.5.4整体结构损伤模型192

4.5.5 SRHPC框架结构损伤水平的确定196

参考文献197

5 RC剪力墙构件及核心筒结构地震损伤性能研究201

5.1 RC剪力墙构件损伤性能研究201

5.1.1试验概况201

5.1.2试验结果及分析206

5.1.3 RC剪力墙损伤模型218

5.1.4 RC剪力墙循环退化效应研究228

5.2 RC核心筒结构地震损伤性能研究244

5.2.1楼层损伤模型244

5.2.2楼层损伤分析246

5.2.3 RC核心筒结构整体损伤模型248

5.3基于损伤的RC核心筒结构地震易损性研究252

5.3.1传统增量动力分析方法252

5.3.2多元增量动力分析方法253

5.3.3基于损伤的RC核心筒结构地震易损性分析算例262

参考文献275

6 SRC框架-RC核心筒混合结构楼层损伤模型研究278

6.1 SRC框架-RC核心筒混合结构诸类构件损伤的表征278

6.1.1 SRC框架梁损伤的表征279

6.1.2 SRC框架柱和RC剪力墙损伤的表征280

6.2构件主要设计参数的损伤敏感度分析286

6.2.1 SRC框架梁286

6.2.2 SRC框架柱288

6.2.3 RC剪力墙289

6.3楼层累积损伤的表征291

6.3.1几种常见的楼层损伤表征量291

6.3.2适用于SRC框架-RC核心筒混合结构楼层的损伤表征量292

6.4计算模型的设计与数值模拟概况292

6.4.1工程概况292

6.4.2构件截面尺寸与配筋293

6.4.3适用于SRC框架-RC核心筒混合结构的数值建模方法294

6.5诸类构件损伤对楼层损伤破坏的影响299

6.5.1初始损伤的实现299

6.5.2模拟分析结果300

6.6诸主要因素对混合结构楼层损伤的影响302

6.6.1 RC剪力墙高厚比302

6.6.2 SRC框架柱轴压比303

6.7适用于SRC框架-RC核心筒混合结构楼层的损伤模型304

参考文献305

7 SRC框架-RC核心筒混合结构地震损伤模型研究306

7.1混合结构地震损伤的表征306

7.1.1基于物理参数的表征量306

7.1.2基于模态参数的表征量308

7.1.3适用于SRC框架-RC核心筒混合结构地震损伤的表征量309

7.2混合结构计算模型的设计与数值模拟概况310

7.2.1工程概况310

7.2.2构件截面尺寸与配筋311

7.2.3建模约定与数值模拟312

7.3楼层损伤对整体结构损伤破坏的影响313

7.3.1初始损伤的实现313

7.3.2模拟分析结果315

7.4诸主要因素对混合结构地震损伤影响规律的研究320

7.4.1地震波特性影响320

7.4.2结构刚度特征值影响324

7.4.3结构高宽比影响329

7.5 SRC框架-RC核心筒混合结构地震损伤模型331

7.5.1适用于SRC框架-RC核心筒混合结构的地震损伤模型331

7.5.2结构震害指数与损伤等级的对应关系331

参考文献332

8 SRC组合结构材料-结构一体化多目标优化设计334

8.1适用于SRC结构的高强高性能混凝土材料的多目标优化334

8.1.1高强高性能混凝土的主要性能指标334

8.1.2混凝土配合比多目标优化设计334

8.1.3配合比优化设计算例337

8.2基于层次分析GA算法的SRC框架梁多目标优化设计339

8.2.1基于层次分析的遗传算法339

8.2.2 SRC框架梁优化数学模型345

8.2.3算例347

8.3基于层次分析OC-GA算法的SRC框架柱多目标优化350

8.3.1基于粘结滑移理论的建模过程350

8.3.2 SRC框架柱位移延性系数回归方程351

8.3.3基于层次分析的OC-GA算法353

8.3.4优化计算模型357

8.3.5算例360

参考文献362

9组合与混合结构的抗震优化设计363

9.1 SRC框架基于性能的多目标优化设计363

9.1.1 SRC框架优化数学模型363

9.1.2两阶段优化设计365

9.1.3 ANSYS优化设计分析369

9.1.4算例1371

9.1.5算例2373

9.2基于失效模式的SRC框架-RC核心筒结构的三水准优化设计375

9.2.1结构基于失效模式优化的数学模型375

9.2.2三水准逐级优化设计380

9.2.3算例387

参考文献391

10 SRC构件考虑粘结滑移效应的非线性纤维梁柱单元建模方法392

10.1概述392

10.2纤维梁-柱单元理论393

10.2.1纤维单元模型应用于SRC构件模拟的条件393

10.2.2梁-柱单元理论395

10.2.3单元状态的确定397

10.2.4纤维单元模型截面力的形成398

10.3粘结滑移的数值体现400

10.3.1 SRC构件粘结滑移原理400

10.3.2变形协调方程402

10.3.3钢纤维单元状态的确定405

10.3.4残余变形的推导406

10.4本章小结408

参考文献409

11 SRC梁-柱节点单元模型及其核心区剪切块数值模型410

11.1概述410

11.2二维节点单元原理412

11.2.1节点单元传力机理分析412

11.2.2节点单元特性和公式推导414

11.3 SRC梁-柱节点受力分析419

11.3.1 SRC节点剪切机理419

11.3.2剪切性能420

11.4剪切块数值模型公式推导421

11.4.1型钢外部混凝土斜压杆抗剪421

11.4.2型钢内部混凝土斜压杆抗剪422

11.4.3型钢腹板抗剪423

11.4.4各组成部分共同抗剪423

11.4.5材料本构423

11.4.6应变状态425

11.5程序验证426

11.6本章小结428

参考文献429

附录430