反复荷载作用下预制带肋底板叠合板的损伤性能

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反复荷载作用下,钢筋混凝土结构中将产生不可逆的损伤,其宏观表现为裂缝的开展、刚度的降低等。为定量描述结构及构件的损伤,基于大量的结构试验、震害调查和结构破坏准则,众多的基于位移、刚度、耗能等指标的损伤模型被提出。然而,由于钢筋混凝土结构损伤发展的复杂性,部分损伤模型形式复杂,难以计算,且不能很好地描述钢筋混凝土结构的损伤情况。模型普遍存在的问题为:当结构变形较小,在弹性范围内工作时,损伤值D大于0;当结构接近倒塌时,损伤值D不收敛于1。为解决上述问题,本文首先基于预制带肋底板叠合板的拟静力试验结果,重点分析了耗能、残余位移对叠合板损伤的影响。分析发现在板件外侧设置边梁、增加支座负筋、穿孔钢筋的配筋量均可减小试件的残余位移;增设防裂钢筋不能有效减小试件的残余位移。随后,对使用单一能量指标评价试件损伤的可行性进行了论证,并对叠合板拟静力试验中能量的演化进行了分析。分析发现使用累积超越耗能和累积疲劳耗能的方法,可将首次超越破坏和疲劳破坏的影响分开考虑。由此建立了基于能量的损伤模型,并对叠合板试件的损伤进行了分析,计算表明提出的能量损伤模型,具有明确的物理意义和良好的上下限收敛能力。为便于进行结构抗震性能化的设计,确定了构件的正常运行、可修及防止倒塌的性能水准。之后,由于建立的能量损伤模型适用范围较小,本文改变了Kumar损伤模型位移项及能量项的正规化方法,建立了位移—能量损伤模型。使用板、墙、梁和柱共计30个RC构件对该模型的适用性进行了分析,并确定了构件的性能水准。结果表明该损伤模型损伤值离散性小,对构件损伤性能的评估稳定。最后,为判别叠合板试件在震后的损伤状态,以本文提出的位移—能量损伤模型为基础,建立了基于残余位移的损伤模型并确定了构件的性能水准。为确定该损伤模型中极限位移与试件构造的关系,分析了不同因素对叠合板极限位移的影响并给出了极限位移的计算公式。结果表明纵筋配筋率、穿孔钢筋配筋率、支座负筋配筋率的影响最大。
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