近场地震作用下钢筋混凝土柱的抗剪性能研究

论文摘要

近场地震与远场地震相比,其震害明显,破坏性更大;由于种种原因,实际工程中不乏短柱的存在。与长柱相比,短柱破坏突然,在性能上也有一定的差异。因此有必要对短柱抵抗近场地震的能力进行专门的研究,以避免柱构件发生破坏,从而影响整个结构的安全,令人员和财产遭受损失。之前亦有研究生完成一批近场地震作用下柱构件抗弯性能的试验研究。在此背景下,本文设计了四个模拟近场地震效应的试验进行抗剪方面的研究。包括试件的设计和制作,比较不同长度的柱和不同直径的纵向钢筋在近场地震作用下的性能；根据近场地震作用于结构的特点确定了相应的加载方式,制定了试验测量方案,比较近远场地震作用下对试验柱的不同影响。对于各个试验详细描述各柱的试验现象,包括混凝土首次丌裂、纵筋和水平箍筋的屈服、斜裂缝的出现与发展、混凝土剥落,以及破坏时的现象等；比较分析试验中采集的数据,包括滞回曲线、能量耗散、刚度变化,钢筋和混凝土协同工作的关系,以及粘结、剪切和弯曲三种变形成分的关系等,通过对每个试验之间进行比较和综合来验证试验柱的抗震性能。通过软件对试件进行数值模拟对比。采用三种损伤模型对每个试验进行损伤评估,对比试验和损伤计算结果,比较模型的准确性,对三种模型在加载各阶段的准确度进行比较,得出适用于近场地震作用下结构的损伤分析。比较了弯曲和剪切破坏柱试验的损伤发展,探讨了导致损伤的不同机理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 近场地震及其特点
• 1.2.1 近场地震的定义
• 1.2.2 近场地震的特点
• 1.3 框架柱及其在地震中的破坏形态
• 1.3.1 柱整体破坏
• 1.3.2 柱端破坏
• 1.3.3 短柱破坏
• 1.4 桥墩在地震中的破坏形式
• 1.4.1 弯曲破坏
• 1.4.2 剪切破坏
• 1.4.3 弯剪破坏
• 1.4.4 纵筋搭接破坏
• 1.5 国内外关于圆形截面柱的研究
• 1.6 本文的研究意义
• 第2章 模型框架柱构件的试验方案设计
• 2.1 试验背景
• 2.2 构件设计
• 2.3 加载装置
• 2.5 加载方式
• 2.6 测点布置和量测内容
• 2.6.1 应变片布置
• 2.6.2 位移计布置
• 2.7 本章小结
• 第3章 圆形截面柱的试验现象分析
• 3.1 概述
• 3.2 试验现象综述
• 3.2.1 模型柱C-1试验
• 3.2.2 模型柱C-2试验
• 3.2.3 模型柱C-3试验
• 3.2.4 模型柱C-4试验
• 3.3 滞回曲线分析
• 3.4 滞回耗能分析
• 3.5 骨架曲线分析
• 3.6 承载力降低曲线分析
• 3.7 刚度退化分析
• 3.8 箍筋的应变分析
• 3.9 箍筋的抗剪贡献分析
• 3.10 试验柱的变形分析
• 3.10.1 试验柱与基座的粘结变形
• 3.10.2 试验柱的剪切变形
• 3.10.3 试验柱的弯曲变形
• 3.11 本章小结
• 第4章 圆形柱模型的拟合
• 4.1 纤维模型简介
• 4.2 考虑剪切效应的模型化方法的提出
• 4.3 有限元模型的建立
• 4.3.1 混凝土和钢筋的本构模型
• 4.3.2 剪切材料
• 4.3.3 模型模拟
• 4.4 本章小结
• 第5章 框架柱模型的损伤分析
• 5.1 概述
• 5.2 地震损伤模型
• 5.2.1 基于变形和疲劳的损伤的模型
• 5.2.2 基于变形和累积滞回耗能的组合模型
• 5.2.3 基于刚度损伤的模型
• 5.3 三种地震损伤模型计算结果的比较
• 5.4 不同破坏类型下的损伤情况比较
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢