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钢筋混凝土(Reinforced Concrete,简称RC)结构地震损伤的混凝土材料应力过程可从一个侧面揭示结构地震损伤机理,而结构地震损伤真实状态下的混凝土材料本构参数、构件截面抗力以及结构计算模型等都将直接影响结构地震动力弹塑性分析的真实性和准确性,本文研究钢筋混凝土结构地震损伤的压电智能骨料(Piezoelectric Aggregate,简称PA)应力过程监测方法,分别从材料、构件和结构三个层次开展监测试验研究和理论分析,研究结构地震损伤真实状态下的混凝土材料、构件关键截面和结构重要构件的混凝土应力过程和分布监测,提出依据相应混凝土地震真实应力监测数据建立混凝土材料本构参数确定、构件关键截面抗力计算以及结构计算模型修正的方法,主要的研究内容如下:(1)提出了针对不同应力监测需求的PA设计方法及其监测系统。根据结构轴压、受剪、双向压弯及节点受力的不同特点分别提出了相应的PA设计方法;针对混凝土结构地震过程的低频和高应力条件下的应力监测需求,专门设计了电荷放大器,建立了地震损伤的应力过程监测系统;通过PA动态标定试验研究,验证了PA及该监测系统的适用性。(2)建立了基于PA的典型混凝土地震损伤的应力过程监测方法。考虑材料非均质性(包括:混凝土强度、骨料类型、粒径大小)和材料非线性行为(包括:不同应力水平加卸载过程和单调加载过程)的影响,通过预埋PA的混凝土材料试件动态单轴受压加载试验,建立了混凝土损伤全过程混凝土应力与PA应力的概率统计关系;提出了监测误差分析方法,给出了指定监测误差范围内PA使用数量建议值。(3)提出了基于细观有限元模拟的混凝土宏细观应力概率统计关系分析方法。考虑了混凝土中各相材料属性的空间分布随机性和力学特性不均匀性的影响,提出了细观有限元模型定参方法,通过与试验结果宏观、细观力学行为的对比,验证了该方法的合理性,同时说明了细观有限元分析方法可有效地反映混凝土的细观损伤发展过程;通过大量参数分析研究了基本细观参数对混凝土宏细观应力概率统计关系的影响。(4)进行了PA在RC压弯构件往复加载的复杂应力条件下动态损伤的应力过程监测的可行性试验研究和误差分析。考虑压剪复合应力、混凝土裂面效应、钢筋约束等因素影响,设计并制作了三根相同RC压弯构件,在其塑性铰区域布置PA,进行压弯构件动态往复加载。利用PA监测应力及钢筋应变计算塑性铰区域弯矩,并与理论弯矩值对比。结果表明三根试件PA监测应力具有较高一致性,PA局部监测应力可以有效地反映RC构件的损伤发展过程;弹塑性阶段,监测弯矩误差仅约为5%,证实了复杂应力条件下PA应力监测结果具有较高可行性与准确性。(5)开展了结构地震损伤的应力过程监测与模型修正研究。设计了两层足尺RC框架模型振动台试验,峰值加速度为0.8g,通过PA局部监测应力修正混凝土材料本构参数;建立了RC框架的OpenSEES有限元模型,对比了结构整体与局部响应的数值模拟与监测值。结果表明PA局部监测应力可有效地反映RC结构的损伤发展过程,基于PA监测数据的模型修正可显著提高数值模拟精度,层间位移模拟误差可减小约17%。因此,PA应力监测对于结构地震损伤评估和模型修正尤为重要。