论文部分内容阅读
钢筋混凝土结构长期处于氯盐环境下(如海洋环境、桥梁撒盐除冰等),将由于氯离子侵蚀而产生内部钢筋锈蚀,而钢筋的锈蚀不仅将减小钢筋截面面积,也将降低钢筋与混凝土的粘结作用,从而造成结构整体性能退化。如果这种结构遭遇地震,即使设计时满足抗震要求,也可能会发生严重破坏甚至倒塌。因此评估锈蚀结构抗震性能,探讨锈蚀结构的抗震加固技术,提高锈蚀结构的抗震性能极为重要。基于此,本文以氯盐环境下的钢筋混凝土柱为研究对象,进行了以下研究:(1)采用电化学加速腐蚀的方法制作了10根锈蚀率10%左右的钢筋混凝土柱,并完成该钢筋混凝土试件的低周反复荷载试验,得到了锈蚀钢筋混凝土柱的滞回曲线和骨架曲线。通过与未锈蚀柱的试验结果对比发现锈蚀钢筋混凝土柱的承载力、延性和耗能能力等抗震性能指标均明显退化,分别比未锈蚀柱降低了12%、26.8%和55%。(2)研究了碳纤维布(CFRP)加固锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能,探讨了不同初始震损程度和加载侧移率下碳纤维布的加固效果。研究结果表明,随着锈蚀柱初始震损程度的增加,环向粘贴碳纤维布的加固效果降低,在加载侧移率为2%时,初始震损30%的加固柱比初始震损15%的加固柱整个过程耗能减少54%。随着锈蚀柱加载侧移率的增加,环向粘贴碳纤维布的加固效果提高,在加载侧移率1%和2%时,碳纤维布加固之后试件耗能能力分别提高65.4%和235%。(3)基于低周疲劳作用下钢筋混凝土构件疲劳寿命方程,结合本试验结果分析了锈蚀钢筋混凝土柱滞回耗能与位移延性系数的关系,近似为衰减关系。并使用的ParkAng双参数地震损伤模型和王东升提出的Park-Ang双参数地震损伤模型改进形式,评估了试件不同试验现象的损伤指数,建议改进Park-Ang双参数地震损伤模型可修复破坏和倒塌破坏损伤指数的临界值分别取为0.4和0.8。(4)采用Open SEES软件分别进行了锈蚀钢筋混凝土柱和CFRP加固锈蚀钢筋混凝土柱的Pushover分析,通过与试验结果进行对比研究。Open SEES的纤维模型单元在在侧移率较小时,基于纤维模型的有限元分析结果与试验结果吻合良好,但当侧移率较大时,基于平面假定的纤维模型单元不能模拟混凝土与锈蚀钢筋之间的滑移和脱开的情况,模拟精度有待改进。