鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)期使用期可靠度設(shè)計與FRP加固監(jiān)測.pdf

1、針對長期環(huán)境作用、地震荷載作用下的鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)，本文分別在構(gòu)件、結(jié)構(gòu)體系和城市群體建筑三個層面上進行了可靠度設(shè)計、抗震性態(tài)分析以及FRP加固監(jiān)測研究。
　　首先，本文進行了預(yù)期使用期鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠度實用設(shè)計方法的研究。根據(jù)我國現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計原理，考慮耐久性退化影響因素，設(shè)計了抗力統(tǒng)計參數(shù)與我國調(diào)查結(jié)果一致的五種代表性鋼筋混凝土構(gòu)件，考慮多種荷載效應(yīng)組合以及不同荷載效應(yīng)比，研究了不同使用期內(nèi)代表性構(gòu)件的可靠度變化規(guī)

2、律；為保證預(yù)期使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)可靠度水平仍可滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，提出了根據(jù)預(yù)期使用期和抗力衰減幅度確定結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度指標的方法，并通過優(yōu)化的方法確定了預(yù)期使用期內(nèi)的耐久性折減系數(shù)，給出了預(yù)期使用期結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計的實用設(shè)計方法。并通過算例驗證了本文提出方法的有效性。
　　其次，研究了不同側(cè)向力分布對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系抗震性能Pushover分析的影響。本文設(shè)計了五層、十層和十五層典型鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，各結(jié)構(gòu)滿足我國現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計規(guī)范要

3、求。分別對各結(jié)構(gòu)進行典型地震動下的時程分析，以及采用五種常用側(cè)向力分布的Pushover分析與能力譜法分析，根據(jù)等頂點位移原則對比不同地震動強度下兩者的層間位移反應(yīng)，對不同層數(shù)結(jié)構(gòu)以及不同地震動強度下 Pushover分析的側(cè)向力選取提出了建議。
　　第三，針對目前結(jié)構(gòu)體系可靠度求解的困境，鑒于災(zāi)害荷載作用下結(jié)構(gòu)體系可靠度主要由結(jié)構(gòu)的最弱失效模式?jīng)Q定，提出了結(jié)構(gòu)體系可靠度的求解方法。首先，將結(jié)構(gòu)體系抗力表征為與特定損傷狀況對應(yīng)的地

4、震作用下結(jié)構(gòu)頂點位移，該位移通過 Pushover分析和能力譜法求解；考慮結(jié)構(gòu)材料強度、構(gòu)件幾何尺寸和計算模式的隨機性，通過 Monte Carlo分析計算結(jié)構(gòu)體系抗力及其概率分布參數(shù)；考慮罕遇地震隨機特性和結(jié)構(gòu)非線性反應(yīng)特征，通過 Monte Carlo分析確定結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)及其概率統(tǒng)計參數(shù)，進而通過一次二階矩方法確定結(jié)構(gòu)體系可靠度?？紤]結(jié)構(gòu)抗力衰減影響，分別以五層、十層和十五層結(jié)構(gòu)為例計算了不同使用期時各結(jié)構(gòu)的體系可靠度。研究表明

5、，隨著結(jié)構(gòu)層數(shù)的增加，結(jié)構(gòu)體系可靠度有降低的趨勢；考慮抗力衰減影響，結(jié)構(gòu)可靠度隨使用期降低，結(jié)構(gòu)薄弱層數(shù)越多降低幅度越大。
　　第四，根據(jù)寧波市的房屋建筑以及相關(guān)城市抗震減災(zāi)基礎(chǔ)資料，在Windows XP環(huán)境下采用美國 ERSI公司 ArcInfo8.3軟件搭建了基于 GIS的城市防震減災(zāi)信息管理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)基礎(chǔ)上，考慮寧波市耐久性退化因素影響及隨機烈度地震動作用，通過能力譜法分析及 Park雙參數(shù)地震損傷模型，選取寧波市代表

6、性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，研究了抗力衰減因素引起的城市整體抗震能力的變化。研究表明，考慮抗力衰減因素影響，寧波市50年使用期鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的震害顯著增大。
　　第五，研究了光纖光柵布拉格（Fiber Bragg Grattings，F(xiàn)BG）在CFRP受彎加固混凝土構(gòu)件應(yīng)變監(jiān)測中的應(yīng)用。針對CFRP受彎加固特點設(shè)計了五種不同封裝形式共25個 FBG，并將其布置于15根受彎加固混凝土梁中。對這些構(gòu)件進行全過程靜力加載試驗以研究構(gòu)件的破壞模式、

7、CFRP上應(yīng)變分布以及FBG的應(yīng)變監(jiān)測性能。基于FBG應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù)提出了預(yù)測無損傷和有損傷 CFRP加固梁的承載力的方法。研究表明，長標距 FBG可滿足CFRP受彎加固構(gòu)件加載全過程應(yīng)變監(jiān)測的需求。
　　最后，由于過寬的彎曲裂縫是CFRP加固構(gòu)件跨中剝離破壞（IC debonding）的重要原因，本文嘗試了OTDR在CFRP受彎加固鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫監(jiān)測中的應(yīng)用。將傳感光纖粘貼在構(gòu)件受拉區(qū)域表面，分別利用光纖的微彎效應(yīng)和斷裂機理，