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1、FRP材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、施工方便等優(yōu)點(diǎn),在結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的加固改造中應(yīng)用廣泛。國(guó)際上對(duì)FRP加固混凝土構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的靜力性能和動(dòng)力響應(yīng)的研究較多,但是對(duì)其阻尼性能的研究有限。在抗震分析時(shí),阻尼比對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算響應(yīng)影響很大,但由于阻尼機(jī)理復(fù)雜,影響因素很多,所以在FRP約束鋼筋混凝土柱動(dòng)力分析中多采用常阻尼來(lái)處理。此外,鋼筋與混凝土作為兩種不同的材料,變形較大時(shí)會(huì)在其接觸面上產(chǎn)生滑移。在已有的FRP約束混凝土柱動(dòng)力分析中,往往忽略鋼筋粘
2、結(jié)滑移的影響,這與實(shí)際情況是不相符的。
基于以上問(wèn)題,本文將基于非線性阻尼理論,研究鋼筋粘結(jié)滑移對(duì)FRP約束鋼筋混凝土柱動(dòng)力響應(yīng)的影響。本文采用非線性有限元程序OpenSEES對(duì)FRP約束鋼筋混凝土柱耗能性能進(jìn)行建模,利用柱端零長(zhǎng)度單元來(lái)模擬鋼筋的粘結(jié)滑移,并將計(jì)算得到的滯回曲線與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,以此來(lái)驗(yàn)證模型的合理性。在應(yīng)力相關(guān)阻尼的基礎(chǔ)上,分別建立了FRP約束鋼筋混凝土圓柱和方柱考慮鋼筋粘結(jié)滑移的單位體積耗能公式,并用能
3、量法定義了相應(yīng)的非線性阻尼比。分別計(jì)算簡(jiǎn)諧荷載、地震荷載作用下,考慮鋼筋粘結(jié)滑移后FRP約束鋼筋混凝土柱的動(dòng)力響應(yīng),并與不考慮鋼筋滑移的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。主要工作如下:
(1)在OpenSEES中選取合適的FRP約束混凝土的本構(gòu)關(guān)系,并對(duì)零長(zhǎng)度單元中反應(yīng)鋼筋粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系的參數(shù)進(jìn)行合理取值分析。將非線性梁柱單元與零長(zhǎng)度單元結(jié)合進(jìn)行建模,并從滯回環(huán)耗能的角度,將FRP約束鋼筋混凝土柱耗能的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
4、 (2)在Lazan提出的應(yīng)力相關(guān)阻尼的基礎(chǔ)上,考慮配筋率、FRP體積率、混凝土強(qiáng)度、軸壓比的影響,得出考慮鋼筋粘結(jié)滑移后FRP約束混凝土柱的單位體積耗能公式,并分析了五種影響因素與單位體積耗能的關(guān)系。單位體積耗能(△U)隨著f(s)的增大,呈先慢后快地增長(zhǎng);相同f(s),單位體積耗能(△U)隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)(fc)的升高、軸壓比(n)的增大而減小,隨著配筋率(ρ)的增大而增大;最大單位體積耗能隨FRP體積率(γ)的增大而增大。
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