考慮動力效應(yīng)的鋼筋混凝土柱抗震性能研究.pdf

1、博士學(xué)位論文考慮動力效應(yīng)的鋼筋混凝土柱抗震性能研究DynamicEffectsonSeismicBehaviorofReinforcedConcreteColumn學(xué)號：!Q魚Q魚Q墨Z大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力響應(yīng)通常會受到荷載速率的影響，而鋼筋混凝土柱作為主要的承重構(gòu)件，其在不同加載速率下的抗震性能研究尚且較少，同時，目前的結(jié)構(gòu)抗震

2、設(shè)計規(guī)范并未涉及由荷載速率引起的鋼筋混凝土構(gòu)件力學(xué)性能和變形性能變化方面的條款。本文基于試驗研究和數(shù)值計算相結(jié)合的方法，分析了地震荷載速率作用下鋼筋混凝土柱的率敏感性對其力學(xué)特性的影響，主要內(nèi)容歸結(jié)如下：(1)試驗研究了加載速率對鋼筋混凝土柱力學(xué)性能和變形性能的影響。主要考慮的因素有：剪跨比、軸壓比、混凝土強度、縱筋強度等級、縱向配筋率、體積配箍率、加載模式(單向加載、雙向加載和變軸力加載)和加載速率。試驗結(jié)果表明，隨著加載速率的提高，

3、構(gòu)件的屈服承載力和極限承載力均有所增加，且屈服承載力增加的程度更為顯著；加載速率的提高導(dǎo)致構(gòu)件的強度退化、剛度退化和損傷加劇，延性略有降低，耗能則有所增加；軸力變化加劇了構(gòu)件的率敏感性，使構(gòu)件在加載后期提前失穩(wěn)；雙向加載過程中存在的耦聯(lián)作用則進一步加劇了柱強度退化和剛度退化的進程。另外，基于理論分析發(fā)現(xiàn)，在快速加載條件下柱的截面受壓區(qū)高度略有減小，加載速率導(dǎo)致柱的抗彎承載力的增長水平遠高于抗剪承載力，同時，加載速率的提高致使構(gòu)件的破壞機

4、理也發(fā)生明顯改變。(2)試驗研究了鋼筋混凝土柱在不同加載路徑下的動力特性，主要考慮的加載路徑有：單向循環(huán)加載、十字形加載、菱形加載和圓形加載路徑。試驗結(jié)果表明，加載路徑和加載速率的綜合作用使柱的強度退化、剛度退化、延性降低程度均明顯提高；通過雙向加載條件下的等效阻尼比計算結(jié)果，可以看到，圓形加載路徑下柱的耗能能力最強：加載速率使柱的荷載一位移骨架曲線在加載后期斜率下降更為迅速，這種現(xiàn)象在菱形加載路徑下表現(xiàn)更為顯著；經(jīng)過回歸分析給出了不同

5、加載路徑下靜力和動力加載的等效阻尼比計算的經(jīng)驗公式。(3)基于OpenSees中的分布塑性鉸模型，數(shù)值計算給出了不同材料應(yīng)變率下柱單調(diào)加載條件下的荷載一位移關(guān)系曲線和地震作用下柱的動力響應(yīng)，并通過回歸分析給出了不同材料應(yīng)變率下柱極限承載力的動力增長因子經(jīng)驗公式。另外，基于OpenSees中的BeamwithHingesElement單元，引入鋼筋和混凝土材料的應(yīng)變率效應(yīng)，考慮了構(gòu)件的雙向彎曲、軸力的耦聯(lián)作用及剪切、粘結(jié)滑移效應(yīng)，編制了鋼