酸性大氣環(huán)境下銹蝕鋼框架結(jié)構(gòu)抗震性能及地震易損性研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)工程由于自身的金屬化學(xué)屬性，其暴露在空氣中極易與空氣中的腐蝕介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕。腐蝕會(huì)使結(jié)構(gòu)發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)概率增大并威脅人民的生命及財(cái)產(chǎn)安全。在實(shí)際工程應(yīng)用中，腐蝕導(dǎo)致的災(zāi)難性事故非常常見，后果也非常嚴(yán)重，特別是在酸性大氣中的焊接鋼結(jié)構(gòu)和高應(yīng)力狀態(tài)下的鋼結(jié)構(gòu)極易發(fā)生承重構(gòu)件無征兆的脆性破壞并危及生命安全。這使得鋼結(jié)構(gòu)面臨的服役環(huán)境日益嚴(yán)峻，在一定程度上影響了鋼結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對鋼材材性試件及框架結(jié)

2、構(gòu)試件進(jìn)行了人工周期噴霧復(fù)合腐蝕試驗(yàn)，對腐蝕后的材性試件進(jìn)行除銹處理，進(jìn)而對標(biāo)準(zhǔn)鋼材材性試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。為進(jìn)一步研究腐蝕后鋼材基本力學(xué)性能指標(biāo)隨失重率的變化關(guān)系，本文對材性拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，經(jīng)線性擬合與數(shù)值檢驗(yàn)，建立了鋼材基本力學(xué)性能指標(biāo)隨失重率增大的退化關(guān)系。⑵為研究平面鋼框架結(jié)構(gòu)的承載能力、剛度和耗能能力等性能指標(biāo)隨腐蝕程度加深的退化規(guī)律，本文通過對人工腐蝕后具有不同銹蝕程度的四榀平面鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了低周往復(fù)加載試驗(yàn)。試驗(yàn)表

3、明：四榀平面鋼框架結(jié)構(gòu)試件均發(fā)生了不同程度的塑性屈曲變形，且其受力變形發(fā)展的規(guī)律和破壞形態(tài)基本一致；不同銹蝕程度的平面鋼框架結(jié)構(gòu)試件在反復(fù)荷載作用下的滯回曲線形狀均呈紡錘形狀，并無捏攏現(xiàn)象，表明鋼結(jié)構(gòu)具有較好的耗能能力和延性；鋼框架結(jié)構(gòu)隨銹蝕程度的加劇，將使結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、延性不斷降低，耗能能力逐漸減弱。⑶基于試驗(yàn)研究，運(yùn)用有限元分析軟件ABAQUS對不同銹蝕程度的平面鋼框架結(jié)構(gòu)試件進(jìn)行數(shù)值分析。有限元模擬值與試驗(yàn)值對比表明：本文所

4、提出針對銹蝕鋼框架結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算建模方法，材料參數(shù)及模型單元的選取和破壞準(zhǔn)則的確定都是合理的。⑷基于有限元分析軟件ABAQUS，結(jié)合本文酸性大氣環(huán)境下銹蝕鋼材材料性能試驗(yàn)研究成果，建立了四個(gè)不同齡期的帶支撐鋼框架結(jié)構(gòu)有限元分析模型，并進(jìn)行了增量動(dòng)力分析，以結(jié)構(gòu)整體損傷為結(jié)構(gòu)的地震需求指標(biāo)，研究了帶支撐鋼框架結(jié)構(gòu)在不同服役齡期下結(jié)構(gòu)最大層間位移角及其結(jié)構(gòu)整體損傷的變化規(guī)律，并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震易損性分析，得到如下結(jié)論：由增量時(shí)程分析結(jié)果可知