论文部分内容阅读
混凝土结构在建成投入使用后,其力学性能会随着服役时间的推移而劣化,从而产生耐久性损伤。针对目前抗震研究没有考虑结构耐久性损伤的现状,本文从影响钢筋混凝土结构耐久性损伤的主要因素——钢筋锈蚀出发,进行了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的反复加载试验,建立了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的恢复力模型,编制了考虑钢筋锈蚀的框架结构弹塑性动力分析计算程序,对钢筋混凝土框架结构在不同锈蚀率下的地震反应进行了分析,探讨了既有混凝土框架结构抗震性能和地震损伤评估等问题。论文首先对既有混凝土结构产生耐久性损伤的因素以及损伤结构材料与构件的力学性能进行了系统总结和分析,提出了用衰减函数定义的既有混凝土结构材料力学性能和构件的抗力模型,并考虑了与现行规范的衔接。根据混凝土结构材料、构件和结构整体耐久性损伤指数的定义和计算,提出了用耐久性损伤指数对混凝土结构进行耐久性评定的方法。利用自然暴露、干湿交替和电化学快速锈蚀等多种方法制作了17根锈蚀钢筋混凝土试件,分别进行了四种轴压比下的低周反复加载试验,试验研究了钢筋锈蚀对试件的滞回曲线、强度、刚度、变形和耗能等抗震性能的影响,分析了锈蚀钢筋混凝土压弯试件的恢复力特性,探讨了钢筋锈蚀对构件刚度和延性系数的影响以及刚度退化与构件钢筋锈蚀损伤的关系。讨论了上述要素对既有混凝土框架结构的动力计算参数的影响。在试验研究和现有钢筋混凝土压弯构件恢复力模型研究成果的基础上,给出了锈蚀钢筋混凝土压弯构件屈服剪力和屈服位移、极限剪力和极限位移、破坏剪力和破坏位移与钢筋锈蚀量及轴压比的统计关系,从而建立了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的恢复力模型。利用已有文献资料的试验数据对该模型进行了验证,结果吻合较好。参考现有的研究成果,建立了锈蚀钢筋混凝土框架结构的动力分析模型,编制了考虑钢筋锈蚀的混凝土平面框架结构弹塑性动力分析计算程序XSHPK。利用该程序对钢筋混凝土框架在不同锈蚀率下的地震反应进行了对比分析,结果显示,损伤结构的抗震性能降低严重。采用基于功能(钢筋锈蚀率)/位移的能力谱方法(Pushover分析方法)对锈蚀钢筋混凝土框架的抗震性能进行了评估,结果表明,采用能力谱方法可以近似地确定地震作用下既有混凝土框架结构的抗震性能。根据已有混凝土结构地震破坏指标的综合统计分析,给出了适合既有钢筋混凝土框架结构的地震损伤评估模型,确定了评估指标与允许地震损伤程度的定量关系。通过算例,对本文所建立的地震损伤评估模型的实际可行性进行了验证。