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对桥梁结构进行弹塑性地震响应分析的关键是选择能准确模拟延性墩柱构件非线性力学行为的非线性梁柱单元。相较于实体单元和集中塑性铰单元,弹塑性纤维梁柱单元兼具计算效率和计算精度,因此在土木工程结构抗震分析中得到了广泛的应用。本文利用通用有限元软件ABAQUS的二次开发功能发展了一种弹塑性纤维梁柱单元并将其应用于桥梁抗震研究。主要研究内容包括:(1)利用ABAQUS提供的UMAT程序接口二次开发了多种可适用于纤维梁柱单元三维弹塑性分析的材料本构模型,包括两种混凝土本构模型(Concrete01、Concrete02)和四种钢筋本构模型(Steel01~Steel04)。混凝土本构可用于模拟钢筋混凝土梁柱构件截面的约束及无约束混凝土材料纤维,钢筋本构可用于模拟截面的钢筋材料纤维。(2)通过单一材料梁柱构件的数值试验全面验证了二次开发的钢筋材料本构模型Steel01~Steel04的正确性,数值试验考虑了轴向、横向单调加载和循环往复荷载作用等多种荷载工况,各工况下构件的弹塑性响应结果均符合理论预期;通过两个钢筋混凝土柱拟静力试验的数值模拟验证了本文开发的弹塑性纤维梁柱单元用于模拟延性墩柱弹塑性响应的适用性和良好收敛性,对5根钢筋混凝土柱拟静力试验的数值模拟结果表明,不同钢筋本构模型的数值模拟滞回曲线都基本吻合试验滞回曲线,特别是Steel03和Steel04几乎能完全吻合。(3)利用基于ABAQUS发展的三维弹塑性纤维梁柱单元,结合我国桥梁抗震设计规范将其应用于桥梁墩柱变形能力验算,即采用静力弹塑性分析方法研究桥梁墩柱在地震作用下的位移能力。基于规范,比较分析了利用塑性铰长度计算墩顶容许位移的方法和以塑性铰区控制截面曲率作为控制参数计算墩顶容许位移的方法。结果表明,采用以塑性铰区控制截面曲率作为控制参数计算容许位移的思路仍然受限于塑性铰长度,容许位移随着塑性铰区单元长度的减小而减小,当塑性铰区单元长度等于规范值时,容许位移的数值结果与规范计算结果一致,当塑性铰区单元长度小于规范规定值时,计算的容许位移结果偏安全。(4)利用二次开发的弹塑性纤维梁柱单元,在ABAQUS中建立某钢筋混凝土连续刚构桥全桥模型并进行地震荷载作用下的弹塑性动力时程分析,分别进行了该桥在E1地震作用下的强度验算及在E2地震作用下的变形验算。本文的主要创新之处在于:(1)本文首次在ABAQUS中实现了已有文献中提出的能考虑端部钢筋混凝土粘结滑移的钢筋本构模型Steel01。此外,提出了两种新的本构模型Steel03和Steel04。Steel03模型在已有模型的基础上调整了加卸载滞回规则使其能更合理地考虑包辛格效应,Steel04模型在已有模型基础上引入了累积损伤引起的强度退化和端部粘结滑移效应,两种本构模型均能良好地模拟钢筋混凝土墩柱的弹塑性地震响应。(2)首次利用二次开发的弹塑性纤维梁柱单元在ABAQUS软件中实现了对桥墩的静力弹塑性分析,并提出了按规范计算桥墩容许位移的思路。本文的工作极大的丰富了ABAQUS/standard模块下的钢筋和混凝土材料库,发展了可适用于三维地震响应分析的弹塑性纤维梁柱单元,为利用ABAQUS软件并结合我国桥梁抗震设计规范进行桥梁三维弹塑性抗震分析提供了参考。