冻融环境下混凝土力学行为及结构抗震性能研究

摘要

地处寒冷地区的水工、海工、桥梁等混凝土结构常常发生冻融损伤，造成既有混凝土结构材料、构件、结构动力行为和地震灾变机理发生改变。本文采用试验研究、理论分析及其相结合的研究手段，围绕冻融损伤后混凝土材料动力本构、混凝土与钢筋粘结行为、钢筋混凝土构件抗震性能等问题进行试验研究和理论分析。具体研究工作如下：
　　1．通过四批次共108个100mm×100mm×300mm试件的冻融循环试验及其单调与重复荷载试验，研究了单调与重复荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系曲线的变化规律，探讨了冻融循环次数、混凝土强度变化、引气与否对相应力学指标的影响规律。在试验的基础上，建立混凝土基于Weibull统计分布理论的冻融损伤随机本构模型。
　　2．通过三批次共108个钢筋与混凝土短埋试件的冻融循环试验和中心拔出试验，测试了单调与反复荷载作用下不同混凝土强度等级、不同冻融循环次数的钢筋与混凝土试件的粘结-滑移曲线，探讨了冻融循环次数、混凝土强度等级、钢筋外形对钢筋与混凝土粘结-滑移曲线的影响。在试验研究的基础上，建立了钢筋与混凝土单调和反复荷载作用下的粘结-滑移本构关系，并给出模型相关参数的确定方法。
　　3．通过四批次8根200mm×200mm×1180mm钢筋混凝土柱的冻融循环试验和低周反复荷载试验，研究了冻融循环次数对不同轴压比钢筋混凝土柱抗震性能的影响，探讨了冻融循环次数与钢筋混凝土柱滞回性能之间的关系，揭示了低周反复荷载作用下冻融循环次数与钢筋混凝土柱骨架曲线参数、延性、耗能能力、刚度退化之间的关系。
　　4．以冻融前后的相对抗压强度“cdf/fc”作为基本变量，通过对本文试验数据和已有研究成果数据的回归分析，给出了混凝土受压、受拉本构模型相关参数
　　的确定方法，运用有限元分析软件ABAQUS对冻融损伤后的钢筋混凝土构件柱进行数值模拟分析工作。
　　5．在低周反复荷载试验的基础上，提出了冻融损伤钢筋混凝土柱“指向定点”的刚度退化三线型恢复力模型，并给出模型骨架曲线特征点的确定方法，提出卸载及其再加载的计算公式。比较试验结果和计算结果发现，所提恢复力模型能较好地反映冻融损伤钢筋混凝土柱在低周反复荷载下的恢复力特性，可为冻融环境下钢筋混凝土结构地震反应分析提供参考。

目录

1 绪论

1.1 研究的背景

1.2 冻融后混凝土结构性能研究现状

1.3 本文的主要研究工作

参考文献

2 冻融循环后混凝土的单调受压和重复受压试验研究

2.1 概述

2.2 混凝土快速冻融试验

2.3 冻融循环后混凝土单调受压和重复受压试验

2.4 基于随机损伤理论的受冻融混凝土单轴压本构模型

2.5 本章小结

参考文献

3 冻融循环后钢筋与混凝土粘结性能试验研究

3.1 概述

3.2 试件的设计制作与冻融

3.3冻融后短埋试件粘结-滑移试验研究

3.4 冻融循环后钢筋与混凝土的粘结-滑移本构关系

3.5 本章小结

参考文献

4 低周反复荷载下冻融损伤钢筋混凝土柱抗震性能研究

4.1 概述

4.2 构件设计制作

4.3 构件柱的冻融

4.4 冻融后钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

4.5 本章小结

参考文献

5 基于ABAQUS的冻融损伤钢筋混凝土柱有限元分析

5.1 引言

5.2冻融损伤钢筋混凝土本构模型

5.3有限元模型的建立

5.4 有限元计算结果与分析

5.5 本章小结

参考文献

6 冻融循环后钢筋混凝土柱的恢复力模型

6.1 概述

6.2 典型的钢筋混凝土构件恢复力模型及本文的研究思路

6.3 冻融后钢筋混凝土柱恢复力模型的建立

6.4 本章小结

参考文献

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 主要创新点

7.3 展望

致谢

附录

附录 A ：博士学习期间发表的论文、科研及获奖情况