鋼筋混凝土柱動力性能試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、混凝土材料依然是當(dāng)今土木工程建設(shè)中用量最大、用途最廣的建筑材料，在中國社會基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)當(dāng)中發(fā)揮著巨大的支撐作用。然而，如何正確反映混凝土材料在地震和強(qiáng)風(fēng)等動力荷載作用下的力學(xué)行為，仍然是研究者面臨的挑戰(zhàn)之一。動力荷載作用下的應(yīng)變率效應(yīng)對材料性能會產(chǎn)生明顯的影響。目前中國抗震設(shè)計(jì)規(guī)范并沒有考慮應(yīng)變率變化對材料及結(jié)構(gòu)性能的影響，因此，深入研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在動力作用下的行為，對于提高結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)水平和評估結(jié)構(gòu)的抗震性能，具有重要意義。

2、r>　　基于上述背景，本文對鋼筋混凝土柱在不同加載速率下的力學(xué)行為進(jìn)行了試驗(yàn)以及數(shù)值模擬研究，并開展了基于壓電陶瓷的混凝土柱損傷監(jiān)測研究，研究工作從以下幾個(gè)方面開展。
　　(1)對多個(gè)鋼筋混凝土柱試件進(jìn)行了快速加載試驗(yàn)。在試驗(yàn)當(dāng)中考慮加載速率、縱向鋼筋配筋率、軸壓比以及加載機(jī)制等因素的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著加載速率提高，承載能力提高顯著，耗能能力增強(qiáng)，但荷載退化以及剛度退化均加快；快速加載下配筋率的提高，能夠延緩荷載退化，使得耗

3、能能力增強(qiáng)，但剛度退化加快；軸壓比是影響結(jié)構(gòu)延性的一個(gè)重要因素，快速加載下荷載退化、剛度退化均隨它的增大而增大，而耗能能力降低；單調(diào)快速加載模式下的承載能力比循環(huán)快速加載模式得到的結(jié)果要大。
　　(2)為了考慮混凝土隨機(jī)性的影響，設(shè)計(jì)了相同的試件，并進(jìn)行了相同動力加載條件下的重復(fù)試驗(yàn)，盡管承載力結(jié)果有些許差別，但總體上比較接近。
　　(3)在數(shù)值模擬方面，分別采用CEB規(guī)范和Shah建議的的混凝土動力本構(gòu)關(guān)系，運(yùn)用纖維單元模

4、型對不同加載速率下鋼筋混凝土柱的動力行為進(jìn)行了數(shù)值模擬，考慮了配筋率、軸壓比等對鋼筋混凝土柱動力行為的影響。與此同時(shí)，通過在通用有限元分析軟件ABAQUS的塑性損傷模型中引入動力效應(yīng)影響，對試件的動力性能進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果均吻合較好。
　　(4)運(yùn)用基于嵌入式壓電陶瓷主動監(jiān)測技術(shù)，并基于頻響函數(shù)分析方法對在加載過程中鋼筋混凝土柱的損傷發(fā)展過程進(jìn)行了監(jiān)測，通過與試驗(yàn)結(jié)果的對比分析，證明了該方法的有效性。并探討了運(yùn)用嵌