地震作用下结构损伤评价方法研究

论文摘要

混凝土材料是一种损伤累积特性颇为突出的工程材料。混凝土材料或结构构件在不同工况下的损伤发育和累积问题是结构失效的本质问题。本文在研究当前地震损伤评价模型存在问题的基础上,提出一个新的模型,并用实验数据进行验证。同时,本文在地震波选择的基础上,进行了结构整体的地震损伤评价。考虑到地震作用的往复性与复杂性,把地震过程当作一个“黑箱”,将滞回的过程转化成两种状态:初始与中止。基于此,将构件的骨架曲线简化为双折线的形式,同时考虑刚度的退化,建立起一个地震作用下基于弹性能形式的损伤评价模型。通过四个钢筋混凝土柱的试验数据,按照本文提出的地震作用下损伤评价的方法,对四个构件进行破坏程度的评估并与试验结果做对比,以此来验证本文提出方法的可行性。此外,基于延性系数和典型地震损伤评价方法,运用HRB400级钢筋混凝土柱的试验结果对柱进行损伤评价,并与试验结果做比较。考虑到延性系数计算的困难,进行延性系数计算方法的研究。为在典型地震损伤评价方法中应用累积滞回耗能量,从循环次数和循环过程中最大位移出发探讨累积滞回耗能的计算方法。最后,考虑到地震波输入选择是结构时程分析的首要问题,本文试图在当前选择方法的基础上完善地震波选择方法。基于当前地震波选择方法存在的缺陷,在此基础上考虑地震持时的影响。首先是对地震输入能量的计算进行了简化,其次是以能量的方法来考虑地震持时的影响,最后根据所有输入地震波的弹性总输入能量相差在一定范围的原则进行选波。最后,运用IDARC分析软件对使用本文方法选择的地震波进行输入模拟,通过与常用地震波输入的模拟结果相对比,表明本文方法的正确性与可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的研究现状
• 1.2.1 损伤评价
• 1.2.2 HRB400 级钢筋
• 1.2.3 地震波输入选择
• 1.3 本文的主要工作
• 参考文献
• 第二章 地震作用下结构或构件损伤评价方法
• 2.1 损伤
• 2.1.1 损伤的形成过程
• 2.1.2 损伤定义与衡量指标
• 2.1.3 损伤指数D的性质
• 2.2 地震作用下构件损伤评价模型
• 2.2.1 单参数模型
• 2.2.2 双参数模型
• 2.3 地震作用下相应于损伤模型的评价准则
• 2.4 基于弹性能形式的地震损伤评价模型的建立
• 2.4.1 经典地震损伤评价方法的缺陷
• 2.4.2 钢筋混凝土恢复力模型
• 2.4.3 基于弹性能形式的地震损伤评价模型的建立
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 基于弹性能形式的钢筋混凝土柱地震损伤评价
• 3.1 HRB400 级钢筋混凝土柱试验介绍
• 3.1.1 试验的目的
• 3.1.2 试件设计
• 3.1.3 加载装置
• 3.2 HRB400 级钢筋混凝土柱低周反复破坏性试验与结果分析
• 3.2.1 试验现象
• 3.2.2 滞回曲线与骨架曲线
• 3.3 HRB400 级钢筋混凝土柱损伤评价
• 3.3.1 基于弹性能形式的损伤评价模型的应用
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 基于延性系数的构件地震损伤评价方法
• 4.1 HRB400 级钢筋混凝土柱的延性
• 4.2 地震损伤评价方法
• 4.2.1 地震作用典型构件损伤模型
• 4.2.2 基于延性系数的地震损伤评价
• 4.3 延性系数与累积滞回耗能的关系
• 4.4 HRB400 级钢筋混凝土柱的滞回性能
• 4.4.1 累积滞回耗能与循环次数的关系
• 4.4.2 累积滞回耗能与位移幅值的关系
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 基于地震波输入选择的结构整体损伤评价
• 5.1 研究背景
• 5.2 研究现状
• 5.2.1 结构整体损伤评价方法
• 5.2.2 当前选波方法
• 5.2.3 当前选波方法的缺陷
• 5.3 基于弹性总输入能的地震波选择方法
• 5.3.1 基于弹性总输入能选波方法的提出
• 5.3.2 弹性总输入能的计算
• 5.3.3 持时
• 5.4 实例分析
• 5.4.1 地震波选择
• 5.4.2 结构整体损伤指数
• 5.4.3 滞回模型的选择
• 5.5 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢辞
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文