[发明专利]一种预应力装配式混凝土结构节点半精细数值模拟方法

权利要求书

1.一种预应力装配式混凝土结构节点半精细数值模拟方法，其特征在于，建立模拟预应力装配式混凝土结构梁柱或柱脚节点半精细仿真模型，其步骤如下：

步骤一、基于实际预应力装配式混凝土结构梁柱或柱脚节点尺寸和位置关系，在仿真模型中构建梁柱轮廓并进行单元分割，形成单元网格；

步骤二、在对应的单元网格内设定混凝土参数，其中预制混凝土构件的力学作用通过平面应力单元模拟，预制混凝土构件间的接触面通过接触单元模拟；

步骤三、基于实际构件中的配筋和钢筋参数，对模型中相应位置处进行钢筋的添加和参数设定，其中预制混凝土构件中普通钢筋及预应力筋的力学变化均通过桁架单元模拟；

步骤四、对于模型中在受力作用下的钢筋耗能件以及其他耗能件，用桁架单元进行模拟；

步骤五、在模型中钢筋和混凝土之间的摩擦作用，通过设定非线性弹簧方法进行模拟。

2.根据权利要求1所述的一种预应力装配式混凝土结构节点半精细数值模拟方法，其特征在于：所述接触单元模拟时设置两个接触面的接触属性，规定接触压力均在两个接触面间传递，当两个接触面脱离时，接触面压力均设置为零。

3.根据权利要求2所述的一种预应力装配式混凝土结构节点半精细数值模拟方法，其特征在于：所述接触面的切向力学行为，通过设置接触单元摩擦系数的方式模拟，此时摩擦系数取值范围为0.5-1.5；当接触单元无摩擦时，采用弹性或非线性弹簧模拟接触面切向力学行为。

4.根据权利要求1所述的一种预应力装配式混凝土结构节点半精细数值模拟方法，其特征在于：所述桁架单元为只计算轴向的应力不计算弯矩，所有结点均为绞结点且不能传递弯矩，在模拟预应力筋的力学行为时，对于锚固端采用刚性梁或者刚性约束将预应力筋单元与混凝土构件单元连接；对于其他部位，若为有粘结预应力筋，则通过设置非线性弹簧来模拟预应力筋单元和混凝土单元之间的粘结滑移。

5.根据权利要求4所述的一种预应力装配式混凝土结构节点半精细数值模拟方法，其特征在于：所述桁架单元中间设置的多个垂直于桁架单元的弹簧单元，且弹簧单元与混凝土单元连接，由此模拟孔道对预应力筋的约束作用。

6.根据权利要求1所述的一种预应力装配式混凝土结构节点半精细数值模拟方法，其特征在于：所述桁架单元模拟普通钢筋的力学行为时，在有粘结段采用非线性弹簧模拟钢筋单元和混凝土单元之间的摩擦滑移，同时采用弹簧单元限制钢筋单元和混凝土单元垂直钢筋方向的相对位移。

7.根据权利要求4至6任意一项所述的一种预应力装配式混凝土结构节点半精细数值模拟方法，其特征在于：所述预应力筋和普通钢筋为穿过梁柱节点的受力钢筋。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种预应力装配式混凝土结构节点半精细数值模拟方法，其特征在于：对于模型中的混凝土材料采用弹塑性损伤本构模型模拟，钢筋材料采用《混凝土结构设计规范》GB50010-2010规定的钢筋材料本构模型；其中，钢筋本构模型应考虑包辛格效应。

9.根据权利要求10所述的一种预应力装配式混凝土结构节点半精细数值模拟方法，其特征在于：对于钢筋和混凝土之间的粘结滑移单元的滑移本构关系，通过《混凝土结构设计规范》GB50010-2010所规定的混凝土与热轧带肋钢筋之间的粘结应力-滑移本构关系曲线确定。模型中预应力施加的方式采用降温法或装配荷载法，其中降温数值的设定通过反推或调参确定。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的一种预应力装配式混凝土结构节点半精细数值模拟方法，其特征在于：对于模型中穿过预制混凝土构件接缝的预应力筋和普通钢筋，不考虑非主要受力钢筋影响；不穿过预制混凝土构件接缝的非主要受力筋，通过修正混凝土材料本构模型考虑其对节点力学性能的影响。