【摘 要】
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长期处于腐蚀环境下的钢结构工程,往往难以通过防护和构造措施避免锈蚀,钢结构表面锈蚀损伤降低了钢材塑性和断裂韧性,加快了裂纹萌生和扩展,这无疑对钢结构工程后续服役期抗震性能产生较大影响。梁柱节点抗震性能对钢框架结构抗震性能起到关键作用,锈蚀削弱了梁柱节点承载面积,改变其表面形貌,势必造成梁柱节点抗震性能退化。本文开展锈损焊接梁柱节点抗震性能退化规律研究,分析锈蚀损伤对焊接梁柱节点破坏模式和滞回性能的
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(51378417)锈蚀钢结构地震损伤行为与抗震性能评定方法; “十三五”国家重点研发计划项目(2016YFC0701305)既有工业建筑锈损钢结构安全评定与加固技术研究;
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长期处于腐蚀环境下的钢结构工程,往往难以通过防护和构造措施避免锈蚀,钢结构表面锈蚀损伤降低了钢材塑性和断裂韧性,加快了裂纹萌生和扩展,这无疑对钢结构工程后续服役期抗震性能产生较大影响。梁柱节点抗震性能对钢框架结构抗震性能起到关键作用,锈蚀削弱了梁柱节点承载面积,改变其表面形貌,势必造成梁柱节点抗震性能退化。本文开展锈损焊接梁柱节点抗震性能退化规律研究,分析锈蚀损伤对焊接梁柱节点破坏模式和滞回性能的影响,揭示焊接锈损梁柱节点承载性能、变形能力和耗能能力退化规律。主要研究内容包括:(1)针对焊接梁柱节点易在焊接区域断裂破坏的特点,首先开展了不同锈蚀程度对接焊接头表面形貌特征和力学性能退化规律研究,分析了焊缝、母材及热影响区蚀坑几何参数随锈蚀程度的变化规律,研究了表面锈蚀损伤对单调与循环荷载作用下焊接接头断裂模式、强度和延性的影响。(2)采用数值分析方法研究了锈损焊接接头细观延性退化机理,分析了蚀坑几何尺寸和分布位置等因素对焊接接头断裂位置、断裂模式和塑性变形能力的影响,揭示了断口局部三轴应力、等效塑性应变增长率与蚀坑几何参数之间的关系,提出了考虑坑蚀损伤的锈损焊接接头等效延性断裂模型。(3)通过不同锈蚀程度焊接梁柱节点拟静力试验,研究了锈蚀损伤对焊接梁柱节点破坏模式和滞回性能的影响。试验结果表明,锈损梁柱节点破坏模式均为混合破坏模式;梁柱节点承载力、刚度、延性和耗能能力均随着锈蚀程度的增大而退化。(4)通过数值分析,研究了不同损伤模式、损伤位置对焊接梁柱节点抗震性能退化规律的影响,揭示了锈损焊接梁柱节点承载力、循环转动能力和耗能能力下降的主要原因,提出锈损梁柱节点屈服(极限)弯矩、累积总转角和累积总耗能计算公式。(5)结合锈损焊接梁柱节点拟静力试验和数值分析结果,分析了锈蚀特征参数对梁柱节点强度、刚度、循环加卸载准则和损伤累积过程的影响,建立了锈损焊接梁柱节点损伤累积模型和非线性恢复力模型。
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