FRP約束鋼筋混凝土柱非線性阻尼性能及動力響應研究.pdf

1、FRP加固混凝土已成為廣泛應用的工程結構加固技術。但FRP約束混凝土作為新型組合材料，其阻尼性能的研究還處在起步階段，在進行FRP約束混凝土結構抗震分析時，一般取其阻尼比與混凝土結構相同進行計算，這將使其動力分析結果的可靠性受到很大影響。由于機理尚不非常清楚，試驗與理論研究復雜，對于FRP約束混凝土結構的阻尼目前國內(nèi)外還沒有專門研究、尚處空白。
　　本文針對FRP約束鋼筋混凝土及損傷鋼筋混凝土材料的非線性阻尼特性進行研究。首先采用

2、試驗方法測定FRP約束鋼筋混凝土柱的阻尼比以及在水平反復荷載作用下的滯回耗能性能。然后，研究考慮初始損傷以及強弱約束條件下的FRP約束鋼筋混凝土柱的滯回性能和阻尼耗能特性，建立其非線性材料阻尼計算公式。基于所建的非線性阻尼模型，建立非線性阻尼系統(tǒng)的動力響應分析方法，對FRP約束無損傷及有損傷鋼筋混凝土柱的地震響應進行分析。該項研究有助于非線性阻尼理論和FRP約束混凝土結構抗震分析理論的發(fā)展及應用。主要研究工作如下:
　　(1)試驗

3、研究了FRP約束無損傷及不同初始損傷的鋼筋混凝土柱在水平反復荷載作用下的破壞過程、滯回性能、剛度退化和耗能性能;通過模態(tài)識別方法，測試并分析了FRP約束無損傷及不同初始損傷的鋼筋混凝土柱的基頻、阻尼比隨不同參數(shù)的變化規(guī)律。
　　(2)利用OpenSees系統(tǒng)(Open System for Earthquake Engineering Simulation)，采用FRP強弱約束混凝土本構模型、考慮初始損傷及損傷發(fā)展的約束混凝土本構

4、模型及Karsan-Jirsa加卸載準則，對FRP約束無損傷及有損傷鋼筋混凝土柱滯回性能進行了模擬，并將計算結果與試驗結果進行了對比。
　　(3)在Lazan對材料阻尼及應力關系研究的基礎上，分別計算了FRP約束無損傷及不同初始損傷的鋼筋混凝土壓彎柱的單位體積損耗能量，在分析各種因素對耗能影響的基礎上，通過SPSS統(tǒng)計分析軟件回歸建立了FRP約束無損傷及有損傷鋼筋混凝土壓彎柱的非線性阻尼理論計算公式。
　　(4)在復阻尼動力

5、系統(tǒng)內(nèi)，采用有限元法，通過建立的非線性阻尼模型，迭代計算了FRP約束無損傷及有損傷的鋼筋混凝土柱阻尼值及相應的動力響應，并與取常阻尼系數(shù)計算的動力響應進行了對比，定量分析了不同參數(shù)對材料阻尼及動力響應的影響規(guī)律。
　　(5)將非線性阻尼模型引入到結構動力方程中，計算了FRP約束無損傷及有損傷鋼筋混凝土柱在單、雙向簡諧及地震荷載作用下的動力響應，結果表明:非線性阻尼下的振動反應與常阻尼比下的振動反應有著較大的差異。從設計角度來講，常