第26卷第1期 Vol.26 No.1 2009年 1 月 Jan. 2009 文章编号：1000-4750(2009)01-0174-07

工 程 力 学 ENGINEERING MECHANICS

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钢筋混凝土桥墩滞回性能的 有限元参数敏感性分析及模型改进

司炳君1，孙治国2，艾庆华1，王东升2

*

(1. 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁，大连 116024；2. 大连海事大学道路与桥梁工程研究所，辽宁，大连 116026)

摘 要：研究了反复荷载作用下钢筋混凝土桥墩滞回性能的有限元建模方法，以6个弯剪破坏形态的钢筋混凝土桥墩拟静力试验结果为依据，利用ANSYS软件，首先建立了不同的桥墩有限元模型进行参数敏感性分析，讨论了混凝土的裂缝剪力传递系数、应力-应变曲线的下降段、纵筋的包辛格效应、纵筋与混凝土之间的粘结-滑移关系以及混凝土压碎破坏面等参数对模拟结果的影响；在此基础上对分析模型进行了改进，并将模拟得到的桥墩滞回曲线及骨架曲线同试验结果进行对比，验证了模型的正确性。 关键词：结构工程；有限元；钢筋混凝土桥墩；滞回性能；ANSYS软件 中图分类号：TU352.1; U442.5 文献标识码：A

SENSITIVE ANALYSIS AND MODEL MODIFICATION FOR FINITE ELEMENT ANALYSIS OF R/C BRIDGE PIERS UNDER CYCLIC LOADING

SI Bing-jun1 , SUN Zhi-guo2 , AI Qing-hua1 , *WANG Dong-sheng2

(1. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024, China;

2. Institute of Road and Bridge Engineering, Dalian Maritime University, Dalian, Liaoning 116026, China)

Abstract: This paper investigates modeling approaches describing the hysteretic behavior of R/C bridge piers subjected to cyclic loading. Corresponding to the low-cycle reversed loading test of 6 R/C bridge piers, different pier models are created firstly using ANSYS software and evaluated experimentally, where bridge piers are circular-sectioned and flexure & shear dominated. Then, the following related points are discussed including the influences of the shear retention coefficients, the strain softening in the concrete stress-strain relationship, the Bauschinger effect of reinforcing steel, the bond-slip relationship between the longitudinal reinforcement and the concrete, and the effect of concrete failure surface. Finally, a modified analysis model is presented and its accuracy is verified by comparing the calculated hysteretic curves and skeleton cutves with the experimental tesults.

Key words: structural engineering; finite element; R/C bridge piers;hysteretic behavior; ANSYS software

由于反复荷载作用下钢筋与混凝土材料本构模型的复杂性以及两者之间的粘结-滑移关系，钢筋混凝土桥墩滞回性能的模拟分析是一个很有挑

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收稿日期：2007-08-01；修改日期：2007-11-09

基金项目：国家自然科学青年基金项目(50308027)；海岸和近海工程国家重点实验室主任基金(LP0504)

作者简介：司炳君(1971―)，男，黑龙江宾县人，副教授，博士，副院长，从事桥梁抗震研究(E-mail: sibingjun@sina.com)；

孙治国(1980―)，男，山东德州人，硕士，从事桥梁抗震理论与试验研究(E-mail:szg_1999_1999@163.com)； 艾庆华(1978―)，男，山东德州人，博士，从事桥梁抗震研究(E-mail: ai_qinghua@sohu.com)；

*王东升(1974―)，男，内蒙古哲里木盟人，教授，博士，从事桥梁抗震研究(E-mail: dswang@newmail.dlmu.edu.cn).

战性的课题，国内外学者对此进行了大量研究工作并取得了不少成果。Kwan和Billington[1]应用DIANA软件建立了反复荷载下桥墩的二维有限元