爆炸作用后钢筋混凝土柱损伤程度快速评估

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钢筋混凝土柱为混凝土结构的主要竖向受力构件,爆炸作用下钢筋混凝土柱的破坏及失效,可能进一步引发结构的连续倒塌,加剧灾害的程度。因此,爆炸作用后钢筋混凝土柱的损伤评估对于灾后结构性能评价具有重要意义。由于灾后爆炸荷载确定本身就是一个难题,爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱损伤评估的超压-冲量(P-I)曲线法很难应用于灾后钢筋混凝土构件的爆炸损伤评估。本文借鉴健康监测研究领域基于频率变化的结构构件损伤识别法,研究了爆炸前后钢筋混凝土柱一阶频率的变化规律,建立了钢筋混凝土柱损伤评估指标,提出了基于现场实测频率变化的钢筋混凝土柱爆炸损伤快速评估方法,研究工作和研究成果如下:(1)提出了钢筋混凝土柱模态试验的数值方法,该方法通过施加脉冲荷载代替力锤锤击力,通过直接提取多点加速度时程曲线代替加速度传感器作用,将提取的力信号和加速度信号进行频响函数分析,进而获得钢筋混凝土柱的频率和模态。(2)研究了爆炸荷载作用后钢筋混凝土柱一阶频率的变化规律,结果表明,爆炸荷载引起的损伤将导致钢筋混凝土柱一阶频率的减少;一阶频率对微小损伤不敏感,但随着损伤逐渐增大,一阶频率变化明显。(3)建立了钢筋混凝土柱基于一阶频率变化的损伤指标,通过参数分析,研究了箍筋配箍率、纵筋配筋率和长细比对爆炸荷载作用前后钢筋混凝土柱频率变化的影响规律,结果表明随着钢筋混凝土柱物理参数的变化,提出的基于频率变化的损伤指标与基于竖向剩余承载力的损伤指标均具有良好的相关性。(4)在参数分析的基础上,运用最小二乘曲线拟合方法,得到钢筋混凝土柱损伤程度快速评估的建议公式,从而实现爆炸现场对钢筋混凝土柱损伤程度的快速评估。
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