[發明專利]一種獲取構件截面性能的參數化分析方法

有效

• 申請號: 202110708968.X
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113378399B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 鐘劍;倪明;李想;楊濤;魏圓圓;王偉
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 金宇平

1.一種獲取構件截面性能的參數化分析方法，適用于鋼筋混凝土構件，鋼筋混凝土構件由鋼筋網、填充在鋼筋網中的核心層混凝土(3)和包裹在鋼筋網外周的保護層混凝土(2)組成，鋼筋網由縱筋(1)和箍筋組成；設定鋼筋混凝土構件的截面為垂直于縱筋(1)的截面；

所述方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取鋼筋混凝土構件的截面面積A_g，結合鋼筋混凝土構件的截面面積和鋼筋混凝土構件的配筋率ρ_l計算鋼筋混凝土構件截面上縱筋(1)的總面積A_sl，A_sl＝ρ_l×A_g；

S2、獲得由內層區域(30)、包裹在內層區域(30)外圍的中間套管區域(10)和包裹在中間套管區域(10)外周的外層套管區域(20)形成的二維平面模型，外層套管區域(20)與鋼筋混凝土構件截面上的保護層混凝土(2)區域重合，中間套管區域(10)的面積為A_sl且沿周長方向等厚，且中間套管區域(10)的外邊緣與外層套管區域(20)的內邊緣重合；內層區域(30)的外邊緣與中間套管區域(10)的內邊緣重合；

S3、集合鋼筋混凝土構件的設計參數計算外層套管區域(20)的內邊緣長度值作為中間套管區域(10)的周長C_sl，計算中間套管區域(10)的厚度d₀，d₀＝A_sl/C_sl；

S4、在二維平面模型所在平面上建立二維坐標系，以所述二維坐標系中x軸所在方向為二維平面模型的長度方向，計算沿所述長度方向上中間套管區域(10)的厚度分布作為鋼管厚度函數T_s，計算沿所述長度方向上內層區域(30)的厚度分布作為核心層厚度函數T_cc，計算沿所述長度方向上外層套管區域(20)的厚度分布作為保護層厚度函數T_uc；

S5、結合函數T_s、T_cc、T_uc建立鋼筋混凝土構件截面在x軸所在方向上各處的積分平衡公式；

步驟S5中獲得的積分平衡公式為鋼筋混凝土構件的彎矩曲率函數M即曲線，為曲率，M為彎矩，L為鋼筋混凝土構件截面的長度；

其中，σ_s表示縱筋(1)的應變為ε時的鋼筋應力，σ_s(x)＝σ_s；σ_uc表示保護層混凝土(2)應變為ε時的混凝土應力，σ_uc(x)＝σ_uc；σ_cc表示核心層混凝土(3)應變為ε時的混凝土應力，σ_cc(x)＝σ_cc，L₀為應變函數中的中性軸位置，為設計值，L₀根據計算獲得；T_s(x)＝T_s，T_uc(x)＝T_uc，T_cc(x)＝T_cc，L₁為保護層混凝土(2)的厚度，L₂＝L-L₁；

在步驟S5之后還包括步驟S6：結合彎矩曲率函數定義鋼筋混凝土構件的損傷狀態，并獲得各損傷狀態下的曲率和彎矩。

2.如權利要求1所述的獲取構件截面性能的參數化分析方法，其特征在于，步驟S6中定義有四種損傷狀態，分別為：

初始損傷：縱筋(1)首次屈服時鋼筋混凝土構件的狀態；

中等損傷；實際曲線與理想彈塑性曲線所圍面積相等時鋼筋混凝土構件的狀態；實際曲線與理想彈塑性曲線所圍面積相等是指：實際曲線與理想彈塑性曲線處于同一平面坐標系中，以坐標原點和實際曲線上的點為對角頂點的矩形的面積與以坐標原點和實理想彈塑性曲線上的點為對角頂點的矩形的面積相等；實際曲線即步驟S5中獲得的彎矩曲率函數M；

極限損傷：核心層混凝土(3)應力達到峰值時鋼筋混凝土構件的狀態；

倒塌損傷：核心層混凝土(3)應變達到峰值時鋼筋混凝土構件的狀態；

初始損傷、中等損傷、極限損傷和倒塌損傷的損傷嚴重程度依次遞增。