考慮應(yīng)變率效應(yīng)的不同配筋率鋼筋混凝土柱動力性能試驗與模擬.pdf

1、正確把握鋼筋混凝土柱在動力作用下(例如強震、強風(fēng)等)的力學(xué)性能和動力行為對結(jié)構(gòu)抗震和抗風(fēng)設(shè)計至關(guān)重要。然而我國現(xiàn)行的抗震設(shè)計規(guī)范并沒有充分考慮應(yīng)變率對材料本構(gòu)關(guān)系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力、變形、耗能能力以及破壞模式的影響。雖然少數(shù)研究者已經(jīng)開展了高應(yīng)變率下鋼筋混凝土構(gòu)件的動力試驗研究,但目前為止還沒有獲得到足夠的試驗數(shù)據(jù)充分理解混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的動力性能。
　　 因此,本文對鋼筋混凝土柱在快速加載下的動力性能和數(shù)值計算方法進行了深入

2、研究,具體工作如下:
　　 (1)進行了三個不同配筋率的鋼筋混凝土柱構(gòu)件快速加載試驗,研究了混凝土柱在不同加載速率下的滯回性能、骨架曲線、延性指標(biāo)、耗能性能以及破壞模態(tài),為鋼筋混凝土柱非線性纖維模型分析提供了試驗數(shù)據(jù)。
　　 (2)通過在混凝土本構(gòu)關(guān)系中考慮應(yīng)變率效應(yīng)的方法,采用纖維模型實現(xiàn)了鋼筋混凝土柱在不同加載速率的單調(diào)荷載下的動力行為的數(shù)值模擬。模型考慮了二階效應(yīng)、塑性鉸區(qū)域和剪切變形的影響。通過比較已有研究和本文

3、中混凝土柱子試件的試驗結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果,驗證了考慮應(yīng)變率效應(yīng)的動力纖維單元模型的有效性,結(jié)果顯示了動力纖維單元模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測混凝土柱的動力性能,特別是在模型中考慮了剪切變形的模擬得到的變形能力與試驗更為接近。
　　 (3)采用考慮剪切變形影響的模型,研究了混凝土柱的在不同縱向配筋率和體積配箍率下的動力性能。結(jié)果顯示隨著加載速率的增加,柱極限承載力和構(gòu)件剛度在各個體積配箍率和縱向配筋率下均有不同程度的提高；而低體積配箍率試件

4、的動力極限承載力相對增長率比高體積配箍率試件的要小,高縱向配筋率試件的動力極限承載力相對增長率比低配筋率試件的要小。模擬發(fā)現(xiàn)考慮剪切變形與不考慮剪切變形的得到的極限承載力差別很小。
　　 (4)運用一種基于壓電陶瓷的智能骨料健康監(jiān)測技術(shù),實現(xiàn)了快速加載試驗中的鋼筋混凝土柱的損傷狀況的監(jiān)測。根據(jù)壓電陶瓷的測量信號,采用基于小波包分析的損傷指標(biāo),評估了混凝土柱在不同加載水平下的損傷發(fā)展情況。通過比較試驗觀測結(jié)果,證明了基于壓電陶瓷智