【摘 要】
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钢筋混凝土结构（RC结构）是目前使用最为广泛的结构形式。长期暴露在自然环境中服役的RC结构普遍受到了环境的侵蚀作用,出现了碳化和钢筋锈蚀等病害,导致结构力学性能逐步退化,增加了提前失效的风险。但现有研究中鲜有考虑环境因素的影响,同时综合耐荷和抗震对RC重要构件进行安全性能评估的研究,因此,在实际工程中开展此类工作显得极为迫切且具有现实意义。鉴于此,本文以昆明地区某实验楼厂房的RC排架柱为研究案例,
【基金项目】
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2019年4月-2021年6月,国家科技支撑计划项目课题:云南省地震灾区恢复重建关键技术研究及示范-课题2-震后重建房屋抗震关键技术研究与示范（2013BAK13B01）； 2019年11月-2021年6月,云南省科技厅重点专项:建筑与公路安全风险防控关键技术与应用研究（202003AC100001）；
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钢筋混凝土结构（RC结构）是目前使用最为广泛的结构形式。长期暴露在自然环境中服役的RC结构普遍受到了环境的侵蚀作用,出现了碳化和钢筋锈蚀等病害,导致结构力学性能逐步退化,增加了提前失效的风险。但现有研究中鲜有考虑环境因素的影响,同时综合耐荷和抗震对RC重要构件进行安全性能评估的研究,因此,在实际工程中开展此类工作显得极为迫切且具有现实意义。鉴于此,本文以昆明地区某实验楼厂房的RC排架柱为研究案例,研究环境因素影响下排架柱在不同服役周期内的承载能力和抗震性能退化规律,并对其安全性能进行综合评估,最后本文基于排架柱保护层混凝土锈胀裂缝宽度并结合神经网络开发能快速评估其安全性能的无损检测系统KUSYPJZ-T1,以下为本文主要研究工作:（1）为建立准确的ABAQUS有限元模型分析排架柱的安全性能退化规律,研究了钢筋和混凝土的本构关系,基于Mander模型修正了箍筋锈蚀后的约束混凝土本构,利用文献试验数据验证了模型的准确性,并通过Najar理论建立了核心区混凝土的ABAQUS塑性损伤模型;采用了考虑粘结滑移效应的钢筋双折线模型,并考虑了钢筋锈蚀后对滑移效应的影响。（2）为评估排架柱在不同服役周期内的安全性能,根据《既有混凝土结构耐久性评定标准》（GB/T51355-2019）,考虑到实际服役环境的影响对排架柱的劣化进程进行了分析,计算了内部钢筋初始锈蚀时刻和相应锈蚀速率;同时根据劣化进程有针对性的设计了多组包含不同服役周期的损伤工况,利用ABAQUS有限元分别对其进行了常规单调加载和地震作用反复加载。（3）为量化评估不同服役期内RC排架柱的安全性能,定义了承载安全系数表征排架柱的承载性能变化规律,采用耗能和变形双参数研究了不同服役周期内排架柱的抗震损伤情况,综合承载和抗震能力对排架柱在不同服役周期和超限服役状态下的安全性能进行了评估,并对排架柱超限服役提出了加固建议。（4）为实现对实际工程中排架柱安全性能的快速评估和无损检测,研究了排架柱锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率的计算模型,提出了基于锈胀裂缝宽度的安全性能评估方法,基于本文对不同服役工况的排架柱的ABAQUS模拟结果数据,结合BP神经网络模型开发了快速评估排架柱安全性能的软件系统。
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