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罕遇地震作用下,钢筋混凝土结构往往进入到弹塑性甚至是破坏阶段。如要对其抗震性能进行预测,必须采用非线性有限元数值分析技术模拟其濒临破坏时的响应。当前,钢筋混凝土结构的非线性有限元分析已经发展到基于纤维单元的精细化建模分析阶段,其分析结果的准确性对材料本构模型精度具有较高依赖性。钢筋是混凝土结构的重要组成材料,既有的钢筋本构模型多数建立在单调加载试验基础上,不能考虑屈曲、疲劳、强度退化等效应,因而严重地降低了数值模拟分析的精度。本文基于以上背景,以若干钢筋混凝土柱的拟静力试验模拟为基础,探讨了各种钢筋模型的优劣,并对我国HRB400钢筋的进行了单调拉伸和疲劳试验研究。 首先讨论了常用的材料本构对数值分析结果的敏感性。以Opensees软件为平台,分别选用Mander、Hoshikuma两种约束混凝土模型和Steel01、Steel02、ReinforcingSteel三种钢筋本构模型,对相关文献中钢筋试验及钢筋混凝土柱拟静力试验进行了数值模拟。结果表明:现有的混凝土本构模型已相对成熟,能较好地满足数值模拟的精度要求;Steel01和Steel02钢筋模型由于不能考虑钢筋的屈曲、疲劳、强度退化等效应而精度较低;ReinforcingSteel模型的计算精度相对较高,但其前提条件是模型中钢筋的各项力学性能参数必须相对精确地确定。 其次,对我国HRB400钢筋进行了单调拉伸和低周疲劳试验,通过试验得出了HRB400钢筋的力学性能基本参数(弹性模量Es、屈服强度fy、强化初始刚度Esh、峰值应力fu和峰值应变εu)、εp-2Nf和εp-φ SR关系式以及疲劳参数Cd、Cf和α的取值,通过在Opensees软件中对HRB400钢筋试验过程的模拟,验证了试验结果的准确性与所得参数的实用性,评价了HRB400钢筋的低周疲劳特性。 最后,结合HRB400钢筋试验结果,在Opensees软件中对两个既有的钢筋混凝土柱拟静力试验进行了模拟,分析表明:本文试验所得钢筋疲劳参数适用于钢筋混凝土结构非线性有限元分析,但参数Cf取值偏小,对HRB400抗疲劳性质估计偏保守。在此基础上,利用数值模拟技术对课题组即将进行拟静力试验的柱在不同轴压比下的滞回性能和抗推覆性能进行了探讨。