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1、第23卷第11期建筑科学Vol123,No1112007年11月BUILDINGSCIENCENov.2007[文章编号]100228528(2007)1120009204基于弧长法的钢筋屈曲承载力非线性分析1,2122蒋凤昌,朱慈勉,薛剑胜,姜晔(1.同济大学土木工程学院,上海200092;2.江苏省第一建筑安装有限公司博士后工作科研站,江苏泰州225300)[摘要]应用非线性有限元方法分析钢筋屈曲引起承载力退化的问题。使用弧长法对荷载—纵向位移(F—u)平衡路线进行全过程跟踪研究。分析混凝土
2、结构中由于局部箍筋锈断导致受压区纵筋在未达到全截面屈服时发生非线性屈曲的规律。分析中考虑不同材料屈服强度、不同几何缺陷(初弯曲)和不同长径比对纵向钢筋承载力退化的影响。拟合大量分析结果,获得实用的F—u曲线方程式。试验研究对比表明,该实用曲线误差较小,可用于评价锈蚀钢筋混凝土结构剩余承载力。[关键词]弧长法;混凝土结构;钢筋;承载力;非线性屈曲[中图分类号]TU375;TU312[文献标识码]ANonlinearAnalysisofLoad2CarryingCapacityforBarBuckl
3、ingBasedonArc2lengthMethod1,2122JIANGFeng2chang,ZHUCi2mian,XUEJian2sheng,JIANGYe(1.SchoolofCivilEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;2.PostdoctoralResearchStation,JiangsuNo.1ConstructionandInstallationCo.,Ltd.,Taizhou225300,Jiansu,China)
4、[Abstract]Nonlinearbucklinganalysisisappliedtobarswithdegeneratedload2carryingcapacity.Thefullload2longitudinaldisplacement(F—u)equilibriumpathistheoreticallyinvestigatedbyusingfiniteelementapproachinconjunctionwiththearc2lengthmethod.Thoselongitudin
5、albarsinthecompressionregionofconcretesectionarebuckledbeforereachingyieldstrengthduetolocalstirrupscorrodedandcutoffhasbeenstudiedindetails.Itisfoundthattheyieldstrength,geometricflaws(initialflexure)andlength2to2diameterratioofreinforcingbarsaffect
6、significantlythedegenerationcharacteristicsofload2carryingcapacityoflongitudinalreinforcement.PracticalequationsofF—ucurvesareobtainedbyfittingofgreatquantityofanalyzedresults.Comparedwiththetestresults,thepracticalcurvehaslessdiscrepancyandcanbeused
7、toevaluatetheresidualload2carryingcapacityofcorrodedreinforcedconcretestructures.[Keywords]arc2lengthmethod;concretestructure;bars;load2carryingcapacity;nonlinearbuckling[1,2]载力计算模型。1引言在不利环境条件下,工业厂房、桥梁、水工和海工钢筋混凝土结构构件,常常出现箍筋被锈断的情况。箍筋的锈断导致纵筋侧向约束间距增大,进而
8、使受压区的纵筋在未达到全截面屈服时发生非线性屈曲(图1)。最终使得结构构件承载力发生退化。要研究该类结构构件承载力退化的规律、评价其剩余承载力,首先应研究纵向钢筋非线性屈曲行为,获图1纵向钢筋屈曲破坏得钢筋的荷载—纵向位移(F—u)曲线,据此提出能试验表明,钢筋受压达到极值点后,承载力突然反映钢筋非线性屈曲引起承载力退化规律的构件承下降,同时纵向位移将疾速地增长。因此,对钢筋进行非线性屈曲有限元分析时,如果仅仅使用牛顿2拉[收稿日期]2007203216[基金项目]国家自然科学基金资助项目(50
