鋼筋混凝土柱動力性能試驗及數(shù)值模擬研究.pdf

1、混凝土材料依然是當今土木工程建設中用量最大、用途最廣的建筑材料，在中國社會基礎設施建設當中發(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風等動力荷載作用下的力學行為，仍然是研究者面臨的挑戰(zhàn)之一。動力荷載作用下的應變率效應對材料性能會產(chǎn)生明顯的影響。目前中國抗震設計規(guī)范并沒有考慮應變率變化對材料及結構性能的影響，因此，深入研究鋼筋混凝土結構在動力作用下的行為，對于提高結構的抗震設計水平和評估結構的抗震性能，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行為進行了試驗以及數(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方面開展。
　　(1)對多個鋼筋混凝土柱試件進行了快速加載試驗。在試驗當中考慮加載速率、縱向鋼筋配筋率、軸壓比以及加載機制等因素的影響。試驗結果表明：隨著加載速率提高，承載能力提高顯著，耗能能力增強，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，但剛度退化加快；軸壓比是影響結構延性的一個重要因素，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果要大。
　　(2)為了考慮混凝土隨機性的影響，設計了相同的試件，并進行了相同動力加載條件下的重復試驗，盡管承載力結果有些許差別，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關系，運用纖維單元模

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，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影響，對試件的動力性能進行了數(shù)值模擬。模擬結果與試驗結果均吻合較好。
　　(4)運用基于嵌入式壓電陶瓷主動監(jiān)測技術，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)展過程進行了監(jiān)測，通過與試驗結果的對比分析，證明了該方法的有效性。并探討了運用嵌