一种考虑应变率效应的结构非线性时程分析方法
2012-02-13王文明李宏男
振动与冲击 2012年11期
王文明,李宏男
(大连理工大学 建设工程学部,大连 116024)
土木工程中应用的大多数材料都有一定的率敏感性,钢筋混凝土结构是目前应用最为广泛的结构,钢筋和混凝土在不同应变率下有不同的力学性能。试验研究表明[1-6],随着应变率的提高,钢筋和混凝土的特征强度有不同程度的提高。在地震作用下,混凝土的应变率一般能达到10-3~10-2/s,最大能达到10-1/s左右[3],钢筋所能达到的应变率更大。对结构进行抗震分析时,采用静态下的理论不尽合理,应该考虑应变率效应。
对于一些复杂或者重要的抗震结构,需要对其进行弹塑性变形演算[7]。理论上说,振动台试验得到的结构响应最为可靠,但是这种方法无法普遍用于实际工程。非线性时程分析深受广大学者和工程师的认可,该方法目前被认为是相对精确的方法。然而到目前为止,该方法采用的本构关系、弯矩-曲率关系和破坏准则等大多都是在静力荷载作用下得到的。从数值计算的角度来说,通过该方法得到的结构响应是不精确的。为了提高该方法的准确性,在结构非线性时程分析中应该考虑应变率效应。国外一些学者对结构进行地震作用下的非线性时程分析时,考虑了应变率效应。研究表明,考虑应变率效应后,计算得到的结构响应发生一定的变化[8-9]。在有些情况下,变化很明显,这说明在非线性时程分析中考虑应变率效应是很有必要的。对结构进行非线性时程分析时,可以采用微观模型(如纤维模型),也可以采用宏观模型(如塑性铰模型)。……
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