不同加载速率下钢筋混凝土构件力学特性研究

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近年来,随着我国经济持久高速增长,建筑行业得到了长足发展。结构形式也是多种多样,其中钢筋混凝土结构是应用最广泛的结构形式之一。与此同时,钢筋混凝土结构正朝着超高层,大跨度,大柔度方向发展,这样风载地震等动力荷载就会对结构产生巨大的影响。钢筋与混凝土都是应变率敏感性材料,所以当动力荷载作用在结构上时,会很大程度上影响钢筋混凝土结构的力学特性。本文利用试验的方式研究了加载速率对钢筋混凝土构件力学特性的影响,利用MTS电液伺服实验系统对钢筋混凝土梁、柱进行试验。加载的形式为不同速率下的单调加载和循环加载。加载速率利用位移控制,分别为:0.1mm/s、0.5mm/s、1mm/s、5mm/s、10mm/s。利用动态数据采集系统DH5937对试验数据进行采集,将采集到的试验数据绘制梁、柱的承载力曲线,并从屈服荷载、极限荷载、耗能、延性、刚度退化等方面对不同工况下的实验数据进行分析。同时在试验过程中,观察并记录梁、柱的破坏情况。利用ANSYSY有限元软件对试验过程进行模拟,引入率相关模型对不同加载速率下的构件承载力进行分析,并将得到的结果与试验数据进行比较。得到结论:(1)梁在单调及循环加载时,随着加载速率的提高,其极限荷载等力学特性均有所提高;随着加载速率的提高,钢筋混凝土梁的耗能逐渐增大;加载速率的增大,使得裂缝分布更均匀,但裂缝的深度降低。(2)柱在单调及循环加载时,随着加载速率的提高,其极限荷载等力学特性均有所提高;加载速率越高,钢筋混凝土柱的耗能越大;在循环加载时,柱的刚度退化随着加载速率的提高而加快。(3)通过模拟比较可判定,随着加载速率的提高,梁、柱构件的承载力均有所提高。本文对工程应用具有一定的理论意义。同时,可以根据本文得出的简单构件在不同加载速率下力学特性的变化,来推导、模拟动力荷载对整个结构的影响。
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