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

1、正確把握鋼筋混凝土柱在動(dòng)力作用下(例如強(qiáng)震、強(qiáng)風(fēng)等)的力學(xué)性能和動(dòng)力行為對(duì)結(jié)構(gòu)抗震和抗風(fēng)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。然而我國(guó)現(xiàn)行的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范并沒(méi)有充分考慮應(yīng)變率對(duì)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(kāi)展了高應(yīng)變率下鋼筋混凝土構(gòu)件的動(dòng)力試驗(yàn)研究,但目前為止還沒(méi)有獲得到足夠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)充分理解混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的動(dòng)力性能。
　　 因此,本文對(duì)鋼筋混凝土柱在快速加載下的動(dòng)力性能和數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了深入

2、研究,具體工作如下:
　　 (1)進(jìn)行了三個(gè)不同配筋率的鋼筋混凝土柱構(gòu)件快速加載試驗(yàn),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(yàn)數(shù)據(jù)。
　　 (2)通過(guò)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(shí)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(dòng)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(guò)比較已有研究和本文

3、中混凝土柱子試件的試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果,驗(yàn)證了考慮應(yīng)變率效應(yīng)的動(dòng)力纖維單元模型的有效性,結(jié)果顯示了動(dòng)力纖維單元模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)混凝土柱的動(dòng)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(yàn)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(dòng)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(gè)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(dòng)力極限承載力相對(duì)增長(zhǎng)率比高體積配箍率試件的要小,高縱向配筋率試件的動(dòng)力極限承載力相對(duì)增長(zhǎng)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(yùn)用一種基于壓電陶瓷的智能骨料健康監(jiān)測(cè)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了快速加載試驗(yàn)中的鋼筋混凝土柱的損傷狀況的監(jiān)測(cè)。根據(jù)壓電陶瓷的測(cè)量信號(hào),采用基于小波包分析的損傷指標(biāo),評(píng)估了混凝土柱在不同加載水平下的損傷發(fā)展情況。通過(guò)比較試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果,證明了基于壓電陶瓷智