型钢高阻尼混凝土梁滞回性能与非线性有限元分析

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型钢高阻尼混凝土结构作为新型混凝土材料和组合结构体系的有机结合,能提高结构抗震耗能能力,促进废弃橡胶的资源化利用。本文采用模型试验和数值模拟的方法对型钢高阻尼混凝土(SRHDC)梁的滞回性能进行了研究,主要研究内容及成果概括如下:(1)以改善橡胶混凝土力学性能为目标选取聚丙烯纤维和微硅粉作为增强材料,研制了适用于型钢混凝土结构的高阻尼混凝土。以剪跨比、橡胶粉掺量、聚丙烯纤维掺量和翼缘宽度比为影响因素,进行了在低周往复荷载作用下的试验研究。通过试验实测的荷载位移曲线、应力分布及裂缝开展情况对试件的受力过程、破坏模式、荷载-位移曲线、骨架曲线、耗能行为等进行了比较分析,同时采用DIC技术对型钢高阻尼混凝土梁全场裂缝发展和应变演化进行监控。(2)在低周往复荷载作用下型钢高阻尼混凝土梁的破坏模式主要有弯曲破坏、弯剪破坏和剪切粘结破坏三种,剪跨比是破坏模式的主要影响因素。型钢高阻尼混凝土梁的粘滞阻尼系数显著高于普通型钢混凝土梁,具有良好的抗震性能和耗能能力。剪跨比小的构件具有更高的承载能力,剪跨比大的构件耗能能力更强、延性更好。掺入5%橡胶粉的构件承载能力下降约18%,但延性和耗能能力有明显的提升。复掺聚丙烯纤维能有效抑制裂缝的开展,承载能力和塑性变形能力得到提升。(3)对型钢高阻尼混凝土梁进行了有限元分析,通过合理的单元选取及网格划分,较为精确地分析了其在低周反复荷载作用下的受力性能,模拟所得的荷载—位移滞回曲线与试验结果吻合。通过模型参数调整进行了数值模拟,分析了型钢含钢率、箍筋间距、配筋率等对对型钢高阻尼混凝土梁受力性能的影响。
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