1.一种快速获取构件截面性能的参数化分析方法,适用于钢筋混凝土构件,钢筋混凝土构件由钢筋网、填充在钢筋网中的核心层混凝土(3)和包裹在钢筋网外周的保护层混凝土(2)组成,钢筋网由纵筋(1)和箍筋组成;设定钢筋混凝土构件的截面为垂直于纵筋(1)的截面;
所述方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获取钢筋混凝土构件的截面面积Ag,结合钢筋混凝土构件的截面面积和钢筋混凝土构件的配筋率ρl计算钢筋混凝土构件截面上纵筋(1)的总面积Asl,Asl=ρl×Ag;
S2、获得由内层区域(30)、包裹在内层区域(30)外围的中间套管区域(10)和包裹在中间套管区域(10)外周的外层套管区域(20)形成的二维平面模型,外层套管区域(20)与钢筋混凝土构件截面上的保护层混凝土(2)区域重合,中间套管区域(10)的面积为Asl且沿周长方向等厚,且中间套管区域(10)的外边缘与外层套管区域(20)的内边缘重合;内层区域(30)的外边缘与中间套管区域(10)的内边缘重合;
S3、集合钢筋混凝土构件的设计参数计算外层套管区域(20)的内边缘长度值作为中间套管区域(10)的周长Csl,计算中间套管区域(10)的厚度d0,d0=Asl/Csl;
S4、在二维平面模型所在平面上建立二维坐标系,以所述二维坐标系中x轴所在方向为二维平面模型的长度方向,计算沿所述长度方向上中间套管区域(10)的厚度分布作为钢管厚度函数Ts,计算沿所述长度方向上内层区域(30)的厚度分布作为核心层厚度函数Tcc,计算沿所述长度方向上外层套管区域(20)的厚度分布作为保护层厚度函数Tuc;
S5、结合函数Ts、Tcc、Tuc建立钢筋混凝土构件截面在x轴所在方向上各处的积分平衡公式。
2.如权利要求1所述的快速获取构件截面性能的参数化分析方法,其特征在于,步骤S5中获得的积分平衡公式为钢筋混凝土构件的弯矩曲率函数M即 曲线,为曲率,M为弯矩;
其中,σs表示纵筋(1)的应变为ε时的钢筋应力,σs(x)=σs;σuc表示保护层混凝土(2)应变为ε时的混凝土应力,σuc(x)=σuc;σcc表示核心层混凝土(3)应变为ε时的混凝土应力,σcc(x)=σcc,L0为应变函数 中的中性轴位置,为设计值,L0根据 计算获得;
Ts(x)=Ts,Tuc(x)=Tuc,Tcc(x)=Tcc,L1为保护层混凝土(2)的厚度,L2=L‑L1。
3.如权利要求1所述的快速获取构件截面性能的参数化分析方法,其特征在于,在步骤S5之后还包括步骤S6:结合弯矩曲率函数定义钢筋混凝土构件的损伤状态,并获得各损伤状态下的曲率和弯矩。
4.如权利要求3所述的快速获取构件截面性能的参数化分析方法,其特征在于,步骤S6中定义有四种损伤状态,分别为:
初始损伤:纵筋(1)首次屈服时钢筋混凝土构件的状态;
中等损伤;实际 曲线与理想弹塑性 曲线所围面积相等时钢筋混凝土构件的状态;实际 曲线与理想弹塑性 曲线所围面积相等是指:实际 曲线与理想弹塑性曲线处于同一平面坐标系中,以坐标原点和实际 曲线上的点 为对角顶点的矩形的面积与以坐标原点和实理想弹塑性 曲线上的点 为对角顶点的矩形的面积相等;实际 曲线即步骤S5中获得的弯矩曲率函数M;
极限损伤:核心层混凝土(3)应力达到峰值时钢筋混凝土构件的状态;
倒塌损伤:核心层混凝土(3)应变达到峰值时钢筋混凝土构件的状态;
初始损伤、中等损伤、极限损伤和倒塌损伤的损伤严重程度依次递增。
5.如权利要求4所述的快速获取构件截面性能的参数化分析方法,其特征在于,各损伤状态设有对应的曲率精度,所述曲率精度即为曲率在小数点后的数值位数。
6.如权利要求4所述的快速获取构件截面性能的参数化分析方法,其特征在于:其中,fs、fuc、fcc分别表示钢筋网的本构关系曲线、保护层混凝土2的本构关系曲线和核心层混凝土3的本构关系曲线;所述本构关系即为材料的应力应变关系,钢筋网的本构关系曲线结合钢筋材质和配箍率ρs确定;
材料受到外力作用产生的抵抗力与材料的轴压比相关,材料产的弯矩与其提供的抵抗力相关;即可根据钢筋混凝土构件的轴压比计算钢筋混凝土构件不同状态下的弯矩;
所述方法还包括步骤S6:将配筋率ρl、轴压比Rac、截面的长L和配箍率ρs输入 曲线,获得钢筋混凝土构件各损伤状态下的弯矩和曲率。
7.如权利要求1所述的快速获取构件截面性能的参数化分析方法,其特征在于,该方法适用于矩形的钢筋混凝土构件截面时,Ts、Tcc、Tuc表示如下:Tcc(x)=W‑2c0 L1<x<L2;
其中,L1、L2为过渡参数,L1=c0,L2=L‑c0,c0表示保护层混凝土(2)厚度即外层套管区域(20)的厚度,d0表示中间套管区域(10)的厚度,L、W分别表示钢筋混凝土构件截面的长和宽,ρl表示钢筋混凝土构件的配筋率。