钢筋混凝土结构构件的震害损伤失效分析

通过建立钢筋混凝土结构构件损伤值概念,在结构构件综合损伤指标的基础上提出了服从威布尔分布的地震损伤失效概率模型,初步探讨了利用该模型对结构构件进行损伤等级划分,从而在实际结构构件设计和震后结构构件可靠性评估的方法,并给出了算例.     

RC核心筒地震损伤模型研究及损伤评价

RC核心筒是高层混合结构中应用广泛的结构单元体系,为体现构件损伤向结构损伤迁移转化的多尺度效应,基于数值模拟方法,在分析构件耗能权重的基础上,建立了结构单层地震损伤模型;通过对结构单层损伤与整体结构破坏之间的关系进行分析,采用位置权重系数与结构单层损伤指数权重系数二者组合的形式作为结构层损伤权重系数,建立了能够反映构件损伤、楼层损伤以及整体结构损伤三者之间迁移演化规律的RC核心筒地震损伤模型,并给出了RC核心筒的损伤状态及相应的损伤指数范围.计算结果与试验结果的对比表明,建立的地震损伤模型能够较好地描述核心筒结构的地震损伤演化过程与损伤程度,并反映构件损伤、局部结构损伤以及整体结构损伤三者之间迁移演化规律,研究结果可为混合结构抗震性能评估提供参考.     

加载速率对钢筋混凝土结构损伤的影响

目的 为探讨钢筋混凝土结构的动态损伤特性,进一步研究钢筋混凝土高层建筑结构连续倒塌破坏机理.方法 在钢筋混凝土梁柱构件动力特性试验基础上,分析钢筋混凝土梁柱构件的损伤,分别提出考虑加载速率影响的梁、柱构件的损伤演化方程,介绍一种改进的考虑加载速率影响的构件恢复力模型,并对一座6层3跨的钢筋混凝土框架结构模型进行地震作用下动态模拟,分析结构中主要构件的应变、应变率和损伤随时间的变化.结果 通过与试验结果对比,验证了笔者提出模型的有效性.通过数值模拟,得到梁的损伤值为0.06,柱的损伤值为0.17.结论 构件的损伤发展规律相近,且在地震动加速度峰值附近损伤迅速发展;柱的损伤大于梁的损伤.笔者提出的损伤模型能有效地模拟钢筋混凝土结构的损伤特性.     

金属构件的损伤断裂与抗力衰减分析

现有的结构力学分析都假设结构为完好无损，然而结构在初始状态或使用过程中总存在各种损伤，而且损伤在使用过程中会不断积累和加剧。损伤不但缩短结构的使用寿命，而且引起结构力学性能下降。本文着重研究了具有宏观裂纹构件的强度和刚度随损伤发展的衰减规律；分析了平面应力、平面应变及弹塑性情况下带裂纹构件的强度衰减，提出了构件剩余抗力的计算方法；基于能量原理，推导了带裂纹构件的刚度；应用本文的方法分析了一个三杆结构，分析结果显示了裂纹引起的构件强度和刚度的变化对结构承载力和可靠度的显著影响。     

基于构件损伤的防屈曲支撑钢框架易损性分析

防屈曲支撑钢框架结构在地震作用下构件破坏次序明确,失效机制合理,可视为理想的多道抗震防线的结构体系。为了研究防屈曲支撑钢框架在地震作用下的结构损伤程度,首先建立框架柱、框架梁与防屈曲支撑各构件的损伤模型,通过加权系数法合理地考虑各构件的权重系数与重要性系数,建立楼层的损伤模型,考虑楼层权重系数最终建立了能够反映构件损伤、楼层损伤以及整体结构损伤的防屈曲支撑钢框架结构地震损伤模型,并给出了防屈曲支撑钢框架的损伤状态及相应的损伤指数范围。同时考虑地震动不确定性与结构不确定性对防屈曲支撑钢框架进行IDA分析,对比不考虑结构不确定性与考虑结构不确定性时结构不同损伤程度的易损性曲线,结果表明,在非倒塌状态下,二者区别不大,在倒塌状态下,考虑结构不确定性时对数标准差明显增大。最后对比了采用以结构最大层间位移角与本文所建立的结构损伤指标为评价指标时结构的易损性曲线。     

多自由度结构疲劳破坏的Miner假说

本文将Miner关于疲劳破坏的线性累积损伤假说推广到多自由度结构中去,从而得到了预报多自由度结构持久寿命的简单方法。文中假定结构是线性的,且具有小阻尼,其固有频率之间有足够的间隔。文中论证了构件损伤率的期望值等于该构件在各个模态中损伤率期望值的和。     

钢筋混凝土压弯构件低周疲劳损伤的抗力衰减试验研究

通过钢筋混凝土压弯构件的低周疲劳损伤试验,应用损伤力学理论建立构件强度退化计算模型;根据本文有国内已有的压弯构件试验数据统计分析,得到了钢筋混凝土压弯构件循环位移与卸载至零时残余变形的回归公式;给出了强度退化公式中的参数计算方法;在此基础上,计算钢筋混凝土框架地震损伤后的层间剩余强度,为地震后损伤结构修复及抗震能力评定提供理论基础。     

基于塑性极限状态的结构易损性分析

为揭示结构体系存在的弱点,研究局部损伤的敏感性对结构性能的影响,提出基于塑性极限分析的结构易损性分析方法,以桁架结构为对象,将结构极限承载能力作为结构性能参数,利用机构生成方法得到结构体系的极限荷载乘子及相应的失效模式.在给定结构性能需求的前提下,可以根据极限荷载乘子随不同损伤场景的损伤程度变化,得到特定荷载模式下的最易损损伤场景.算例分析结果表明:结构性能随构件损伤程度的加大而降低;由于结构拓扑构成的变化以及内力重分配的影响,结构主导失效模式因构件破坏程度的不同而改变.失效模式中所涉及的构件都是影响结构性能的关键构件,因此可以为结构的设计、监测与维护提供参考.     

随机点蚀圆钢管柱力学性能试验与应用分析

为研究随机点蚀损伤对圆形钢管柱的力学性能影响,对带有随机点蚀损伤的构件进行了轴压试验,试验中考虑了不同的内径和点蚀损伤强度。结果显示,在文中所选点蚀损伤范围内,随着点蚀损伤强度的增加,点蚀损伤构件的屈服载荷和弹性模量均呈现线性下降趋势;内径越小,点蚀损伤对其屈服荷载和弹性模量影响越大;点蚀损伤强度为4%时,点蚀坑之间环向应变发展明显快于纵向应变发展。利用ANSYS有限元软件分别建立了无损伤构件和损伤构件的数值模型,利用试验结果对数值模型进行校核,最大误差分别为-4.17%、-11.78%,说明文中所建立的数值模型合理。最后,利用该数值模型分析了不同点蚀损伤区域对结构构件力学性能的影响,研究发现当点蚀损伤区位于2L/5~3L/5柱脚处时,构件屈服荷载降低了26.96%,此区域为构件的随机点蚀敏感区。     

框架结构地震损伤评估与抗震设计

针对现行的结构抗震设计规范没有考虑双震中地震动对结构性能的影响问题,引入同时反映位移超越及能量耗散影响的双参数损伤模型进行结构损伤评估,可以更好地反映结构构件在不同类型地震动作用下的损伤发展规律.比较4种构件的双参数损伤模型,并对其中一种模型进行改进.对汶川地震中一典型的9层框架结构进行三维非线性地震响应分析,研究结构损伤规律.分析结果表明,结构主要的损伤积累发生在第一次主震中.结合现行抗震设计规范,提出一种直接基于目标损伤指标的结构抗震设计方法,通过一简单算例验证了该方法对大震作用下结构抗震设计的适用性.     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件的恢复力模型

混凝土压弯构件是混凝土结构中重要的受力构件，研究锈蚀钢筋对混凝土构件恢复力性能的影响，是研究服役混凝土结构抗震性能的重要内容．以退化三线形(D—TRI)模型为基础，通过对锈蚀混凝土压弯构件在低周反复加载下试验数据的统计分析，提出了确定锈蚀钢筋混凝土压弯构件恢复力模型中关键点的方法，分析了锈蚀构件的主筋锈蚀率与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同完好构件各相应值之间的对应关系，初步建立了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的恢复力模型的计算公式，给出了模型参数与钢筋锈蚀量的计算关系，为服役混凝土结构的地震反应分析与抗震可靠性评估奠定基础．     

钢筋混凝土结构在火灾和低周反复荷载作用下的损伤分析

首先针对对称受火后的钢筋混凝土结构，给出了其火灾损伤值的计算方法；随后就低周往复情况，探讨了未受火钢筋混凝土结构每一时刻的损伤演变规律。     

锈蚀钢筋混凝土受弯构件受剪承载力计算

基于钢筋混凝土构件受剪机理,研究钢筋锈蚀对混凝土构件受剪承载力的影响,提出钢筋锈蚀的混凝土受弯、偏心受压、偏心受拉构件的受剪承载力计算公式;公式计算值与已有的试验数据及有限元模拟结果较为吻合,说明本文公式可供工程参考。     

钢筋混凝土受剪构件和受扭构件的破坏机理及受力模型的探讨

本文分析了钢筋混凝土受剪构件和受扭构件受力的相同点和不同点，运用桁架理论分别建立了受剪构件和受扭构件的受力模型，引用混凝土双向受力状态下的强度理论和破坏准则推导出受剪构件和纯扭构件承载力的计算公式，所得理论公式与试验结果符合较好，并验证了现行混凝土结构设计规范（ＧＢＪ１０－８９）有关公式的合理性，可供规范进一步修订时参考。     

混凝土塑性损伤模型损伤因子研究及其应用

在有限元软件ABAQUS中,为混凝土材料定义了一种材料模型:塑性损伤模型,它可以模拟混凝土材料的拉裂和压碎等力学现象,而且使用也较为方便.本文基于能量损失原理,编制相关的计算程序,获得了现行《混凝土结构设计规范》提供的混凝土受压和受拉应力-应变关系曲线对应的混凝土损伤因子随应变增长的变化曲线.基于本文的研究成果,介绍了损伤因子在钢筋混凝土构件、新型钢管混凝土-钢筋混凝土梁节点和整体结构弹塑性分析中的应用实例.本文的有关论述和方法可为同类研究提供参考.     

次生扭矩对双弯构件抗剪强度的影响

在8根R．C．双向受弯构件的试验基础上,借鉴单向受弯有腹筋构件弯剪扭联合作用下弯剪扭强度无量纲相关关系,分析了次生扭矩对均布荷载下R．C．有腹筋双弯构件抗剪强度的影响。     

钢筋混凝土双向受弯构件抗剪强度的计算

在２１根ＲＣ双向受弯构件的试验基础上,采用等效梭形截面法,推导出了适用于集中荷载及均布荷载情况下ＲＣ有腹筋双弯构件抗剪强度的计算方法     

基于概率疲劳累积损伤理论的构件抗力衰减分析

本文首先研究了疲劳载荷作用下你件抗力随损伤发展而衰减的规律，建立了抗力衰减的模型；然后应用概率疲劳累积损伤理论和随机损伤发展模型，在考虑载荷的随机性和损伤发展本身固有的随机性的基础上，得到了构件抗力衰减过程的统计矩，为分析结构在使用期间的服役可靠性提供了初步可用的结果。     

钢筋砼不等肢L形异形柱承载力的试验研究

本文通过对9根不等肢L形截面钢筋砼构件在双向弯矩作用下的试验研究,揭示了不等肢L形截面钢筋砼构件在双向弯矩作用下的破坏形态,验证了平均应变的平截面假定,总结得出了不等肢L形截面钢筋砼构件破坏的一般规律。     

次生扭矩对双向受弯约束梁抗剪强度影响的研究

在13根集中荷载作用下有腹筋双向受弯约束梁抗剪强度实验基础上．借鉴单向受弯有腹筋弯剪扭联合作用下弯剪扭强度无量纲相关关系，分析了次生扭矩对双向受弯约束梁抗剪强度的影响。