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抗震钢筋混凝土柱的破坏准则及截面混凝土纤维的损伤累积性能研究

王敏  
【摘要】:现代抗震设计思想允许相应的钢筋混凝土结构构件的控制部位在强烈地震作用下进入屈服后非弹性变形状态。由于结构在这种随机非弹性反应历程中的损伤累积方式与静力加载不同,即损伤既随变形的增大而累积,亦随变形的重复次数而累积,因此迫切需要找到一种判别方法,来有效预测一个结构中的各个受力构件在这种反应历程中是否会丧失对地震作用和竖向荷载的承载能力。这种判别方法也就是通常所说的针对强震反应的结构构件破坏准则。 多年来,研究界一直希望根据以不同方式经历多次反复循环受力直到破坏的各类钢筋混凝土构件的试验结果,建立能识别构件在随机非弹性位移循环中是否发生破坏的判别准则。在现有的破坏准则中,较早提出的是各种单参数准则,随后发展到多参数准则,再进一步还提出过基于单循环损伤指标增量累积的破坏准则。其中,以Park-Ang双参数破坏准则为后续研究者使用得最为广泛。本文依据所收集到的国内外在恒定轴向压力作用下钢筋混凝土柱以不同方式循环加载到破坏的试验结果,对Park-Ang准则和基于单循环损伤指标增量累积的破坏准则进行了试验验证。另外,为了进一步了解在等幅侧向位移循环加载下钢筋混凝土柱截面混凝土纤维的受力特点,本文进行了共计7根经专门设计的钢筋混凝土柱低周疲劳试验。其中有可靠结果的共计3根柱,其余4根柱因新装备的MTS数控系统处在调试阶段而只获得了部分结果。通过上述研究工作,得出的有学术价值的主要结论为: ① 通过对本论文所收集到的钢筋混凝土柱低周疲劳试验结果的理论分析,得出了如下损伤累积规律:直至构件破坏时,循环位移幅值大的构件比幅值小的构件累积的滞回能量小得多;也就是说,循环位移越大,位移为破坏所作的贡献越大,能量累积为破坏所作的贡献就越小。 ② 根据本论文所收集到的一定数量的国内外钢筋混凝土柱在恒定轴向压力作用下的低周反复试验结果,揭示出目前广为应用的Park-Ang双参数破坏准则内部所隐含的损伤累积规律:在位移和能量这两个导致构件损伤累积至破坏的主要因素中,随着循环位移延性系数的增大,位移项的贡献逐步下降,能量项的贡献则逐步增大。显然,这一趋势与上述从试验数据中得出的第一项结论是相悖的。 ③ 利用本论文所收集到的试验结果,对Park-Ang准则进行了修正,使其反映出的位移项和能量项对导致构件损伤累积至破坏的贡献规律符合从试验数据中得出的规律,并改善了其预测破坏时D值的准确性,减小了离散性。 ④ 通过对恒定轴力作用下钢筋混凝土柱低周疲劳试验研究,较准确测定了标


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