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《扬州大学》 2006年
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局部聚合物混凝土结构动力学性能研究

钱勇  
【摘要】: 现有的抗震、减振大都通过附加阻尼装置以改变结构的自振周期,从而减轻由于地震、风振等外部冲击引起的结构振动。尽管这种设置能够有效地控制结构的振动,但是却不可避免地增加了结构的成本,同时也给结构设计、施工造成不便,常常还影响到结构的正常使用功能(如建筑物的使用空间)。此外,这些附加的阻尼装置需要后期的维护和修复,这在一定程度上也提高了上述结构控制方法的使用成本。显然,结构的高阻尼化是未来结构抵御地震、风振等外部冲击的重要途径。在目前国内外的结构控制研究领域中,提高结构阻尼的方法主要仍通过附加阻尼装置的方式,而通过改进材料自身的阻尼性能进而提高结构整体阻尼性能的研究还不多见。 目前,聚合物混凝土在工程上作为结构型材料,使用方式基本上都是全结构使用的思路,因此,聚合物混凝土虽然在柔性、韧性方面远远优越于普通混凝土,但仍未解决阻尼与强度之间的矛盾,导致其无法直接作为结构材料而被应用。本文就是在聚合物混凝土的基础上,通过调整聚合物的掺量,添加纤维、硅粉、石墨等填料,着力解决传统混凝土的强度和阻尼性能不兼顾这一矛盾。 本文考虑到材料的使用功能,在对钢筋混凝土结构进行整体功能分析的基础上,根据结构不同部位的功能要求,在结构局部合理利用聚合物混凝土的高阻尼性能,并使其满足结构的整体功能(如强度)要求,改善结构整体的动力特性。通过掺加不同比例外加料,在损失少许强度的前提下,显著提高混凝土阻尼性能,并将这种相对“柔软”的混凝土布置在结构变形较大区域,形成耗能元件,延缓混凝土的开裂,有效减轻结构振动。也就是说,无需在结构上附加任何振动控制装置,达到有效提高钢筋混凝土整体结构自身阻尼性能的目的。 本文围绕这一研究目的,主要探讨了以下内容: 1、通过改变聚合物的掺量,研究聚合物对混凝土的动弹性模量、抗压强度和阻尼性能的影响,寻找实现普通混凝土的高阻尼性能的聚合物最佳掺量,在确定聚合物掺量的基础上,通过添加硅粉、石墨等填料,寻求在保证聚合物混凝土阻尼性能的前提下,适当提高混凝土的强度,以满足混凝土作为结构型材料能承受和传递荷载的要求; 2、利用有限元分析软件ANSYS,模拟普通混凝土框架和聚合物混凝土框架的动力响应; 3、聚合物混凝土框架和普通混凝土框架动力特性的对比试验,包括阻尼性能以及位移响应的比较; 4、聚合物混凝土框架和普通混凝土框架低周反复荷载的对比试验,研究聚合物混凝土框架滞回特性、破坏特征、延性系数、刚度退化、承载力退化、累计耗能和恢复力特性。 试验结果表明:各种组份占水泥重量的最佳比例为:羧基丁苯胶乳12%,硅粉8%,石墨5%。根据该配比获得的混凝土材料强度能够保持在基准混凝土的70%以上,而阻尼性能可以提高近一倍。有限元模拟结果表明:由试验获得的聚合物高阻尼混凝土材料能有效改善混凝土结构的动力特性,在谐响应分析中,相对于普通混凝土框架,高阻尼混凝土框架的结构动力反应降低30%左右。此外,框架对比试验表明:聚合物混凝土框架比起普通混凝土框架,其阻尼性能提高接近25%,累计耗能提高约30%。
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU375

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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1 陈兴华;用于结构减振的聚合物混凝土试验研究[D];重庆大学;2010年
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3 胡晓军;钢纤维聚合物混凝土做机床基础件的性能研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
4 牛艳奇;钢纤维聚合物混凝土增强机理及其在机床基础件中的应用[D];辽宁工程技术大学;2002年
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6 崔剑;钢纤维聚合物混凝土材料优化及其机床床身的研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
7 胡恒;钢纤维聚合物混凝土快速修复桥面技术研究[D];长安大学;2002年
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10 张晓萌;PET混凝土的制备与力学性能的分析[D];山东大学;2013年
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