混凝土本构模型对柱受力性能影响的数值模拟分析
张紫薇，夏静，傅剑平
(重庆大学土木工程学院，重庆400045)
摘要：基于OpenSees平台，分别采用Hognestad、Rflsch、Kent-park三种混凝土受压本构模型，对已有钢筋混凝土试
验柱进行了低周反复加载模拟，分析了不同混凝土本构模型的模拟效果。在此基础上，进行了不同轴压比下混凝
土模型对柱受力性能影响的数值分析。结果表明，各本构模型的模拟结果均能较为真实地反映混凝土柱实际承载
力和延性规律；混凝土模型对柱正截面承载力的影响不大，而对延性的影响在轴压比较大(n1>0．3)时显著。
关键词：数值模拟；混凝土本构模型；低周反复加载
中图分类号：rI’U 528．1；TU 375．3 文献标志码：A 文章编号：1008—1933(2015)01—021—05
Numerical simulation analysis of the effect of concrete constitutive
model on mechanical behavior of colum ns
ZHANG Ziwei，XIA Jing，FU Jianping
(School of Civil Engineering，Chongqing University，Chongqing 400045，China)
Abstract：With finite element analysis program(OpenSees)，low reversed cyclic loading was simulated on the tested RC column with
diferent constitutive models including Hognestad，RUseh and Kent—park．And simulation results were studied．In addition，the efect of
constitutive model on mechanical behavior of columns under diferent axial load ratios was analyzed numerically．It is f0und that
simulation results of the 3 diferent constitutive models can truly reflect bending capacity and ductility of real RC columns．Results also
show that concrete model has little efect on normal section bending capacity of RC columns but significant impact on ductility，
especially under a high axial load ratio(nt>0．3)．
Key words：numerical simulation；concrete constitutive model；low reversed cyclic loading
0 引 言
混凝土本构模型是采用数值方法研究混凝土结
构和构件受力性能的基础。国内外对混凝土本构关
系进行了大量研究⋯。然而，这些工作多数局限于
混凝土材料力学性能和混凝土构件受力性能方面，
很少采用不同的混凝土模型对不同条件下构件受力
性能模拟结果进行对比的研究。众所周知，结构和
构件中的混凝土处在不同的受力条件下将有不同的
性能反应，目前混凝土受压本构模型较多，不同的模
型对不同受力条件下构件的模拟结果有多大的误差
还不得而知，这也是进行数值模拟分析关心的问题。
本文采用OpenSees非线性有限元分析软件，分别选
用了应用较多的Hognestad、Rtisch、Kent．park三种混
凝土受压本构模型，对已有的钢筋混凝土试验柱进
收稿日期：2013．12-23
作者简介：张紫薇(1992一)，女，硕士研究生，研究方向为结构抗震。
E —maii：313839272@ qq．com
行了低周反复加载下的模拟，获得了相应的模拟滞
回曲线，并比较了采用不同本构模型时混凝土柱的
受力性能与试验滞回曲线的吻合程度。最后利用分
析软件分析了在不同轴压比条件下，各混凝土模型
对混凝土柱承载力以及延性的影响。
1 试件及加载制度
本文模拟的试件为文献[6]中的柱子。柱的几
何尺寸为350 mm×350 mm×1550 mm，表1给出了
试件的基本参数。混凝土保护层厚度取20 mm，箍
筋加密区高度取500 mm，试件尺寸及配筋情况如图
l所示。
文献[6]试件为低周反复加载试验，采用悬臂
柱自由端进行加载，轴压比为0．35，加载装置如图2
所示。屈服前采用力控制加载，在逐步施加水平荷
载时，随时监控柱端控制截面的钢筋应变，至受拉钢
筋屈服；试件屈服后改为位移控制加载，以屈服位移
的倍数进行加载，每级加载下循环两次，直至荷载降

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