王牌 土木工程的发展 1687 - 8094 1687 - 8086 Hindawi 10.1155 / 2020/5281725 5281725 研究文章 试验研究钢筋混凝土柱的累积伤害行为 https://orcid.org/0000 - 0003 - 1787 - 6861 江 Lianjie 1 2 白 郭亮 1 Montuori 罗萨里奥 1 土木工程学院 西安建筑科技大学 西安710055年 陕西 中国 xauat.edu.cn 2 建筑工程系 宿迁学院 宿迁223800 江苏 中国 sqc.edu.cn 2020年 30. 5 2020年 2020年 14 11 2019年 23 04 2020年 30. 5 2020年 2020年 版权©2020 Lianjie江和郭亮呗。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

SRC柱的累积伤害行为在远场长期的地面运动模拟,研究了准静态测试相同的位移10次。准静态测试8 SRC柱的水平循环荷载作用下进行了相同的位移为10倍或3次,然后钢比的影响,马镫比、轴压比,和循环荷载的数量在SRC柱的累积伤害远场地面长周期运动进行了研究。结果表明,循环荷载的数量对标本的峰值负载影响很小,但对变形能力有显著的影响,刚度退化,和能量耗散能力。相比3周期后的标本,标本10周期后的位移延性系数降低了-26%,约20%最终的滞回耗能降低了35% - -48%,而刚度退化速度加快。峰值负载后,由多个循环荷载引起的累积损伤相同的位移是更重要的,这加剧了承载力和刚度退化的减少。钢比和箍筋比越小,轴向压缩比越大,越减少标本的承载力和刚度。然而,累积多个相同的循环荷载位移造成的损害有轻微影响能量耗散能力。增加钢比和箍筋比可以有效改善标本的变形能力和耗能能力,降低了承载能力和刚度退化造成的累积损伤。

 中国国家自然科学基金 51878544 自然科学研究中国江苏高等教育机构 18 kjd560005 陕西省自然科学基础研究计划 2019 jm - 597 1。介绍

作为一种特殊的地面运动,远场长周期地震动具有长时间的特点和丰富的低频成分;在后一种振动阶段,明显类似于循环脉冲谐波振动可以观察到 1- - - - - - 3]。2011年东日本地震损伤和E-Defense高层结构振动台试验结果表明,长期自然振动具有以下特色在远场长周期地动作:大位移响应,多个周期,和长时间大位移;与循环数的层间位移角超过弹塑性位移角限制可达10倍以上,和多个往复循环导致的塑性变形严重的高层结构的累积损伤( 4- - - - - - 9]。

钢筋混凝土(SRC)列在高层结构承载成员非常重要。许多实验研究钢骨混凝土柱的抗震性能进行了国内外。传统SRC柱的低循环扭转加载测试进行了通过改变轴向压缩比的参数,马镫比、钢分布形式,钢比,和剪跨比;失效形式、滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性和耗能能力SRC柱的研究( 10- - - - - - 14]。结果表明:SRC柱比钢筋混凝土柱抗震性能更好。由于高强和高性能混凝土的广泛应用,低循环扭转加载测试钢筋高强和高性能混凝土柱(SRHSHPC)也表现 15- - - - - - 17],SRHSHPC的破裂过程和地震特征。为了提高普通混凝土柱的力学性能,学者提出了小说与新型SRC柱横截面,例如,(1)十字形钢,其法兰接触混凝土保护层,(2)旋转十字形钢网配合对角线的列部分( 18, 19]。结果表明,当不同截面的钢比小、变形能力和耗能能力的新型的SRC列明显大于普通混凝土柱,和新类型的SRC柱仍具有良好的承载能力和变形性能高的轴向力的作用下。然而,大多数的钢骨混凝土柱抗震性能的研究是基于准静态测试水平循环荷载的3倍屈服后,和远场长周期地震动的影响很少,导致不完整的累积损伤和变形能力的高估在多个相同循环荷载与位移( 20.]。根据高层建筑结构的位移响应在远场长周期地震动下,远场模拟长周期地震动的影响增加的数量水平循环载荷在准静态测试,和RC梁的累积损伤性能 20.),钢筋混凝土柱( 21- - - - - - 24),和钢管混凝土组合柱 25, 26长周期地震动下)进行了研究。结果表明,循环荷载的数量几乎没有对组件性能的影响在峰值负载和多个循环荷载较大的位移加剧组件的累积伤害后峰值负载;与循环荷载的数量的增加,降解率的组件的强度和刚度的增加,变形能力显著降低。与循环荷载的标准三倍相比,循环退化引起的多个循环荷载对组件的抗震性能有负面影响。目前,研究SRC柱的累积损伤性能在长周期远场地面运动仍然是罕见的。为此,准静态测试方法采用10倍的水平循环荷载来模拟远场长周期地动作,和准静态测试8 SRC列相同的循环荷载下的位移进行了10次或3次,和钢的影响比,马镫比、轴压比,和循环荷载的数量在SRC柱的累积损伤性能进行了研究比较。这项研究提供了一种实验钢骨混凝土柱的抗震设计的基础。

 2。实验过程 2.1。样本设计

八个SRC柱相同的几何尺寸设计在这个实验中。SRC柱的截面尺寸是180毫米×250毫米,高1200毫米,4 c16纵向排列,钢筋配筋率为1.79%;钢筋混凝土基础梁的截面尺寸为400毫米×700毫米,1350毫米,长度和标本的剪跨比是4.4。

标本的主要变化参数包括钢率、箍筋比、轴压比、和循环荷载的数量。Q235热轧焊接层的I12.6、I14 I16被用作型钢,与相应的钢比率为4.0%,4.8%,和5.8%,分别;C8@120、C8@100 C8@80被用作箍筋(C8@50作为列头箍筋),与相应的马镫比率为1.0%,1.2%,1.5%;设计轴压比为0.3和0.4;循环荷载的数量是10倍和3倍,当列顶部的位移角不小于1.0%。表 1显示了标本的设计参数和图 1显示了特定的大小和强化。

设计参数的标本。

标本 型钢规格 钢比例(%) 箍筋 箍筋率(%) 设计轴压比 数量的循环荷载
SRC1 I12.6 4.0 C8@100 1。2 0.3 10
SRC2 I14 4.8 C8@100 1。2 0.3 10
SRC3 I16 5.8 C8@100 1。2 0.3 10
SRC4 I14 4.8 C8@120 1。0 0.3 10
SRC5 I14 4.8 C8@80 1。5 0.3 10
SRC6 I14 4.8 C8@100 1。2 0.4 10
SRC1-2 I12.6 4.0 C8@100 1。2 0.3 3
SRC4-2 I14 4.8 C8@120 1。0 0.3 3

样本大小和部分钢筋。

混凝土设计强度等级的标本C40,和使用商品混凝土。当浇注混凝土的标本,6 150 mm×150 mm×150 mm立方混凝土块是和治愈在相同条件下与标本。混凝土块的平均立方抗压强度测量是49.1 MPa。钢铁材料的性能进行了测试,单轴拉伸试验,确定强度指标如表所示 2。

钢强度指数。

钢类型 屈服强度(MPa) 极限强度(MPa)
I12.6法兰 320.8 448.3
I12.6网络 338.9 452.2
I14法兰 387.5 523.3
I14网络 380.2 484.4
I16法兰 385.8 514.2
I16网络 366.7 480.7
C16 524.7 659.1
C8 453.8 614.7
2.2。加载设备和加载系统

“悬臂列类型”采用准静态加载方法。图 2显示了测试加载装置。钢梁和锚定螺丝是用来固定地面钢筋混凝土基础梁在加载过程中避免水平滑动。设计轴压比是用来确定垂直荷载应用于列的顶部的1000 kN液压千斤顶,在测试中保持不变。水平加载应用MTS液压执行器,加载中心之间的距离和底部的列是1100毫米。安排了一个辊液压千斤顶和加载钢框架梁,以确保液压千斤顶与列顶部的水平位移;列之间的单向旋转铰链被顶部和液压千斤顶来确保列可以加载方向自由旋转。

试验加载装置。(一)测试加载装置的原理图。(b)现场试验加载设备。

采用位移控制在水平加载过程:水平位移是分步加载位移角<我talic> θ= 0.09%,0.18%,0.23%,0.3%,0.36%,0.45%,0.6%,和0.9%,和每个阶段的位移是骑一次;水平位移是分步加载位移角<我talic> θ= 1.0%,1.5%,2.0%,2.5%,3.0%,3.5%,和4.0%,和每个阶段的位移是循环多次,包括10个周期标本SRC1∼SRC6 SRC1-2标本和3周期,SRC4-2。当外加负载低于85%的峰值负载,测试终止。

 2.3。测量内容

在该测试中,竖向荷载,水平荷载,水平位移和应变的型钢翼缘,网络,纵向钢筋和箍筋的标本测量。裂缝的发育和分布标本循环荷载下观察。竖向荷载,水平荷载,和列顶部的水平位移传感器实时采集。钢筋混凝土基础梁的水平位移监测的位移计安排的基础梁。拉伸应变和压缩应变型钢翼缘的网络,纵向钢筋,箍筋用电阻应变计粘贴在钢铁和收集的DH3816静态应变测试系统。

 3所示。结果与讨论 3.1。破坏过程和破坏模式

因为每个试件的破坏过程和破坏模式相似,SRC4专门分析了有限的空间。SRC4的失败过程分为三个阶段:预裂,损伤发展和失败。每个阶段的测试现象如下。

预裂阶段:开裂荷载前的标本。当位移角不超过0.23%,样品没有明显变化;当位移角是0.3%,第一水平裂缝长约50 mm出现在列的拉伸侧底,达到破解负载。

损害发展阶段:从开裂荷载峰值负载。与位移角的增加,现有的裂缝标本的不断发展。几个同时产生水平裂缝和主要集中在底部的列的范围内1 *列部分的高度。当位移角是1.0%,水平裂缝的标本都基本完成,和斜裂缝出现,扩展,和相交;纵向钢筋和箍筋屈服。位移角为1.5%时,试样的垂直裂缝出现在角落,混凝土保护层开始皮和少量脱落,现有水平裂缝和斜裂缝的发展是缓慢的,和试样的损伤不严重,如图 3(一个)。当位移角是2.0%,样品到达峰值负载的负载。与循环荷载的数量的增加,水平裂缝的底部列逐步开发和扩大和裂缝宽度达到0.8毫米,1.0毫米和1.3毫米后1、6th,10日周期分别;垂直裂缝也向上延伸和扩大,裂缝宽度达到0.5毫米,1.0毫米,2.0毫米后1日4th,10日周期,分别伴随着混凝土保护层的秋天,和样品的损伤程度逐渐加剧,如图 3 (b)。

失效模式的标本。(一)SRC4 (1.5%)。(b) SRC4 (2.0%)。(c) SRC4 (1 2.5%)。(d) SRC4 (6 2.5%)。(e) SRC4 (-10 2.5%)。(f) SRC4(失败)。(g) SRC1。SRC2 (h)。(我)SRC3。 (j) SRC1-2. (k) SRC4-2.

破坏阶段:从失败的峰值负载。当位移角是2.5%,循环载荷对试件的破坏过程具有更大的影响。水平裂缝的底部列继续扩大与循环荷载的数量的增加,而且大部分的混凝土保护层之间的两个水平裂缝的底部列第三周期后脱落。垂直裂缝向上延伸和拓宽显然在多个周期,1日之后的最大宽度3理查德·道金斯和第六周期达到2.0毫米,3.0毫米,5.5毫米,分别的损坏和脱落面积大大增加混凝土保护层。数据 3 (c)- - - - - - 3 (e)后的失效模式标本1日6th,分别和10日周期。在第一周期位移角3.0%,1的范围内的混凝土保护层一次柱截面高度底部的列是碎在大面积脱落,纵向钢筋和箍筋暴露外,纵向钢筋弯曲和凸起,型钢部分弯曲。损害标本的快速发展,承载能力急剧下降,导致严重的失败。的最终失效模式标本图所示 3 (f)。

其他样品的失效模式基本上是相同的。故障主要发生在250 mm - 300 mm的范围底部的列。在失败中,混凝土保护层严重粉碎和剥落,纵向钢筋和箍筋暴露和扣,型钢部分扣,属于弯曲破坏。数据 3 (g)- - - - - - 3 (k)显示其他的失效模式标本。

发现多个循环荷载有一定影响的累积损伤和破坏过程的标本。相比3周期后的标本,标本10周期有一个增加裂缝宽度在同一循环荷载位移角,和相应的位移角减少相同的故障特征。例如,当位移角是2.0%,SRC4-2的水平裂缝的最大宽度是0.5毫米,而SRC4 1.3毫米;当混凝土保护层剥落严重,标本受损,相应的位移角SRC4-2分别约3.0%和3.5%,而相应的位移角SRC4约2.5%和3.0%,分别。

 3.2。磁滞曲线

水平载荷的磁滞曲线<我talic> P和位移角<我talic> θ所有的标本在图所示 4。它可以得出结论

标本的磁滞曲线充满和梭状回,没有明显的压力现象,表明样本具有良好的耗能能力。在峰值负载之前,与循环荷载的数量的增加,标本的承载力略有降低,刚度退化不明显。在峰值负载后,随着位移的增加振幅和循环荷载的数量,标本的损伤积累不断增加,承载能力和刚度退化是更重要的。

通过标本SRC1的比较、SRC2 SRC3,钢比滞后标本的性能有明显的影响。钢比的增加,峰值负载的标本是大大提高,滞回曲线饱满,和能量耗散能力更强;通过标本SRC2的比较、SRC4 SRC5,峰值负载后,试件的承载力和刚度更大马镫比例慢慢降低,极限位移角大大增加。这是因为型钢和箍筋能有效约束核心混凝土,提高核心混凝土和型钢的合作工作能力,以便提高标本的滞回性能。同时,它是发现,当位移角是超过2.5%,SRC4的承载力和刚度退化显著突然。箍筋间距的分析表明,SRC4较大,这会削弱有效的限制部分钢框架和混凝土核心区域;混凝土保护层是严重粉碎和皮在后者加载阶段,导致重大的承载力和刚度退化。

滞回曲线所示的标本SRC2 SRC6,当轴向压力比小,样品的磁滞回线相对完整。当标本的负载达到峰值负载,磁滞曲线相对稳定,极限位移角大,能量耗散能力是强大的。随着轴压比的增加,试件的滞回曲线变得稀薄,承载力和刚度急剧降低,极限位移角和循环荷载的数量减少,和变形能力和耗能能力降低。

循环荷载的数量有显著影响的磁滞特性的标本。标本SRC1-2磁滞回路和SRC4-2 3周期后都满了。峰值负载后,磁滞曲线稳定,降低承载力和刚度退化速度缓慢,极限位移角大,能量耗散能力是强大的。相反,磁滞曲线的标本SRC1和SRC4 10周期降低丰满。在峰值负载后,承载力和刚度迅速降低,极限位移角和能量耗散能力降低。这种现象的产生主要是由于标本的作用下的累积损伤多个循环荷载。

磁滞曲线的水平荷载和位移角(<我talic> P−<我talic> θ)的标本。(一)SRC1。(b) SRC2。(c) SRC3。(d) SRC4。SRC5 (e)。SRC6 (f)。(g) SRC1-2。SRC4-2 (h)。

 3.3。变形能力

根据标本的骨架曲线,产生位移<我talic> ∆ y、屈服位移角<我talic> θ y,峰值位移∆马克斯,峰值位移角<我talic> θ马克斯,最终位移∆ u和极限位移角<我talic> θ u所有标本的决心,位移延性系数<我talic> u计算了标本<我talic> u=∆ u/<我talic> ∆ y( 27]。表中列出的结果 3。表中的值的平均值位移,位移角,并积极和扭转荷载作用下位移延性系数。屈服位移<我talic> ∆ y是由平等能量法( 28],∆的极限位移 u相对应的位移水平载荷下降到85%的峰值负载。在这篇文章中,极限位移角<我talic> θ u( 29日)和位移延性系数<我talic> u用于描述的变形能力标本。从表 3,得出结论

标本的变形能力随循环荷载的增加。标本SRC1-2和SRC4-2 3周期后,<我talic> θ u分别是2.95%和3.53%,远远超过2.0%;<我talic> u分别是2.93和3.02,接近3.0。这表明标本SRC1-2和SRC4-2 3周期后具有良好的变形能力。与循环荷载的数量的增加,标本是累积的伤害。<我talic> θ u和<我talic> uSRC1 10周期比SRC1-2下降了12.5%和26.6%;<我talic> θ u和<我talic> u的SRC4比SRC4-2降低43.3%和20.5%,分别。因此,累积损伤大大降低了试样的变形能力。

钢比和箍筋比越大,试样的变形能力越好。标本SRC1、SRC2 SRC3,钢比的增加,<我talic> θ u和<我talic> u增加。比较SRC1和最低钢比,<我talic> θ u和<我talic> uSRC3最大钢的比例增加了17.4%和18.6%,分别。与SRC2相比,SRC4 SRC5,与箍筋率的增加,<我talic> θ u和<我talic> u逐渐增加。与SRC4相比,<我talic> θ u和<我talic> u分别的SRC5增加11.5%和11.3%。这是因为有效约束型钢和箍筋对混凝土的影响在核心区域导致三维压缩状态的混凝土核心区域的标本,因此试样的变形能力提高。

试样的变形能力随轴压比的增加而减小。相比之下,<我talic> θ u和<我talic> uSRC6与大轴压比低于21.7%和19.4%的SRC2小轴向压缩比,分别。因为在后者加载阶段,<我talic> P——∆影响标本的大轴压的增加,和附加弯矩加速失败过程,减少最终的变形,削弱了变形能力。

标本的承载力和变形能力。

标本 P y(kN) ∆ y(毫米) θ y(%) P马克斯(kN) ∆马克斯(毫米) θ马克斯(%) ∆ u(毫米) θ u(%) u
SRC1 62.2 13.17 1.20 73.2 22.20 2.02 28.34 2.58 2.15
SRC2 71.2 12.66 1.15 83.3 22.20 2.02 31.88 2.90 2.52
SRC3 79.9 13.05 1.28 96.8 22.20 2.02 33.30 3.03 2.55
SRC4 72.1 11.88 1.08 82.8 22.20 2.02 28.55 2.60 2.40
SRC5 71.9 11.94 1.09 85.0 22.20 2.02 31.86 2.90 2.67
SRC6 70.0 12.31 1.12 84.0 20.10 1.83 25.00 2.27 2.03
SRC1-2 65.8 11.06 1.01 78.0 19.50 1.77 32.46 2.95 2.93
SRC4-2 65.7 12.86 1.17 76.9 22.20 2.02 38.85 3.53 3.02
3.4。承载力 3.4.1。承载力的测试值

表 3显示了屈服载荷的测量值<我talic> P y和峰值负载<我talic> P马克斯所有的标本。结果显示如下:

大多数标本的负载达到峰值负载时位移角大约是2.0%,峰值负载屈服载荷的1.15 - -1.21倍,平均值是1.18倍。

循环荷载的数量在峰值负载的影响不大。相比SRC1-2 SRC4-2 3周期后,SRC1-2和SRC4-2 10周期的高峰负荷增加6.1%,减少了7.6%,分别,总体上略有变化。结合损伤的发展,分析了损害标本的发展相对缓慢,峰值负载之前积累不严重的损害,因此对高峰负荷的影响很小。

最大峰值负载的SRC3钢铁比例明显大于其他标本,与最小的大约1.32倍的SRC1钢比例。这表明增加钢比例可以有效地提高承载力的标本。

SRC2高峰负荷、SRC4 SRC5不同箍筋率几乎没有区别。平均值是83.7 kN,最大的区别是1.5%。这表明,箍筋的影响比在峰值负载很小,有一个有限的比例增加箍筋对提高承载力的影响的标本。

虽然增加了轴向压缩比可以提高标本上的克制效果,轴压比的增加并不显著增加试样的峰值负载。

3.4.2。累积损伤对承载力的影响下降

与循环荷载的数量的增加,样本的损伤积累和标本的承载力降低。这一比率<我talic> P 我/<我talic> P1,在那里<我talic> P 我的最大横向载荷<我talic> 我周期相同的位移和<我talic> P1最大水平载荷在第一周期,用于调查样本的降低承载力由累积损伤引起的。比率越大,降低承载力越小。表 4给出了计算结果<我talic> P3/<我talic> P1和<我talic> P10/<我talic> P1标本在不同位移角的周期。从表 4后,结论是:

在相同的位移角周期,<我talic> P10/<我talic> P1<<我talic> P3/<我talic> P1,这表明承载力的标本,随循环加载的数量的增加。

降低承载力的振幅位移角有关。当位移角是1.0%和1.5%,标本不能产生或负载达到峰值,<我talic> P10/<我talic> P1大约是0.940 - -0.997,略低于<我talic> P3/<我talic> P1,承载力略有下降。这表明标本的累积损伤引起的多个小的循环荷载位移没有影响承载力的降低。当位移角是2.0%,标本的承载力达到承载力的峰值负荷,减少范围开始增加。试件的承载力SRC1 10日周期减少12.3%,和剩余的标本的承载力下降不超过8.0%,这表明累积损伤有一定影响试件的承载力的降低。当位移角是2.5%和3.0%,承载力的标本在第三周期的减少不到7.0%。然而,随着循环加载的数量的增加,损伤的标本快速发展。在第十周期中,大多数标本的承载力下降超过10.0%,最大降低26.1%。上述分析表明,严重的累积伤害是由多个周期的大位移,大大降低了承载力的标本。承载力指数衡量3标准周期测试显然是高。

对标本SRC1 SRC2 SRC3,峰值负载后,钢比越大,越大<我talic> P3/<我talic> P1和<我talic> P10/<我talic> P1和降低承载力越小的标本。例如,在第十周期位移角的2.0%和2.5%,SRC1的承载力与最低钢率减少了12.3%和21.4%,分别而SRC3最大钢比只减少了2.7%和6.4%,分别。因此,增加钢率可以降低承载力的降低造成的累积损伤。

为标本SRC2 SRC4 SRC5,峰值负载后,与箍筋率的增加,<我talic> P3/<我talic> P1和<我talic> P10/<我talic> P1标本的增加和减少的承载力降低。例如,在第十周期位移角的2.0%和2.5%,SRC4的承载力与最低箍率减少了6.3%和26.1%,而SRC5最大箍率减少了4.4%和9.3%,分别。因此,增加箍筋率有利于减少累积伤害的负面影响承载力的标本。

标本SRC2和SRC6在峰值负载之前,SRC6的承载力与大轴向压力比略有下降,循环载荷的数量的增加,由于大型轴向压力提高的最终克制标本;峰值负载后,承载力SRC6下降迅速,承载力下降15.3%至2.5%的位移角在第十周期,虽然SRC2的承载力与较小的轴向压缩比降低11.5%。可以看出,在加载后期,轴压比越大,越大试件的承载力降低。这是因为更大的轴向压力导致更大的附加弯矩,这加剧了试件的承载力退化。

P3/<我talic> P1和<我talic> P10/<我talic> P1与不同的位移角的标本。

标本 位移角(%) P3/<我talic> P1 P10/<我talic> P1
SRC1 1。0 0.984 0.984
1。5 0.973 0.940
2.0 0.940 0.877
2.5 0.941 0.786
SRC2 1。0 0.964 0.950
1。5 0.967 0.945
2.0 0.965 0.924
2.5 0.962 0.885
3.0 0.944 - - - - - -
SRC3 1。0 0.967 0.964
1。5 0.971 0.951
2.0 0.981 0.973
2.5 0.984 0.936
3.0 0.973 0.703
SRC4 1。0 0.989 0.976
1。5 0.985 0.963
2.0 0.983 0.937
2.5 0.974 0.739
SRC5 1。0 0.989 0.997
1。5 0.990 0.991
2.0 0.977 0.956
2.5 0.968 0.907
3.0 - - - - - - - - - - - -
SRC6 1。0 0.993 0.993
1。5 0.986 0.984
2.0 0.973 0.952
2.5 0.949 0.847
3.0 - - - - - - - - - - - -
SRC1-2 1。0 0.972 - - - - - -
1。5 0.965 - - - - - -
2.0 0.950 - - - - - -
2.5 0.942 - - - - - -
3.0 0.935 - - - - - -
SRC4-2 1。0 0.980 - - - - - -
1。5 0.964 - - - - - -
2.0 0.954 - - - - - -
2.5 0.951 - - - - - -
3.0 0.962 - - - - - -

请注意。标本SRC3骑了8次位移角的3%,和表0.703 =<我talic> P8/<我talic> P1。

 3.5。割线刚度 3.5.1。平均割线刚度

由于弹塑性性质和累积损伤的标本,刚度随位移振幅的增加和循环载荷的数量。割线刚度<我talic> K绝对值之和的比例是最大的正面和负面的水平荷载和最大水平位移的绝对值之和在每个周期。图 5显示了平均割线刚度之间的关系曲线<我talic> K 米和位移角<我talic> θ的标本。<我talic> K 米指获得的割线刚度之和除以割线刚度的多个位移载荷循环加载的循环次数( 26]。“平均滞后能量耗散”的意思类似于以下<我talic> K 米。可以看出,位移角的增加,样本的平均割线刚度线性降低,而陡<我talic> K 米−<我talic> θ曲线、刚度退化越严重的标本。

平均sec stiffness-displacement角的关系曲线(<我talic> K 米−<我talic> θ)的标本。(一)循环荷载数量的影响<我talic> K 米,(b)钢比例<我talic> K 米,(c)箍筋比例<我talic> K 米,(d)轴向压缩比<我talic> K 米。

如图 5(一个)3周期后的刚度退化SRC4-2相对温和的SRC4 10周期后明显快;当位移角是3.0%,<我talic> K 米SRC4是低于SRC4-2约50%。它表明,累积造成的损害多个周期的位移加速的速度刚度退化。如图 5 (b)在同一位移角,钢比的增加,试件的刚度逐渐增加和刚度退化速度会慢下来。如图 5 (c)的刚度退化与箍筋最小比例是SRC4更快。与箍筋率的增加,<我talic> K 米−<我talic> θ试样的曲线逐渐变得平坦,刚度退化速率减慢。如图 5 (d)轴向压缩比越大,试件的刚度就越大。在峰值负载之前,所有标本的刚度退化率基本上是相同的;在峰值负载后,<我talic> K 米−<我talic> θ曲线的标本SRC6与更大的轴向压缩比是陡和刚度退化速度更快。这也是有关更重要<我talic> P——∆大型轴向压缩试样的效果。

 3.5.2。累积损伤割线刚度退化的影响

正如上面提到的,与循环荷载的数量的增加,试样的刚度也减少。割线刚度之间的关系曲线<我talic> K和周期数<我talic> N的标本在图所示 6,在那里<我talic> N= 1 - 10是循环位移角数量的1.0%,<我talic> N= 11日至20日位移角周期数量的1.5%,<我talic> N= 21 - 30位移角周期数量的2.0%,<我talic> N= 31-40位移角、周期数量的2.5%<我talic> N=每周循环位移角数量的3.0%。参照<我talic> P 我/<我talic> P1,这一比率<我talic> K 我/<我talic> K1是用来反映标本的刚度退化造成的累积损伤,在吗<我talic> K 我割线刚度在吗<我talic> 我周期相同的位移和<我talic> K1是在1日周期的割线刚度。

sec stiffness-cycle装载数量<我talic> K- - - - - -<我talic> N曲线的标本。(一)钢筋比的影响<我talic> K,(b)箍筋率<我talic> K,(c)轴向压缩比<我talic> K。

根据图 6(一),当位移角是1.0%和1.5%,与循环荷载的数量的增加,试样的刚度降低轻微,<我talic> K10/<我talic> K1是在10日周期超过0.95;当位移角是2.0%和2.5%,刚度降低的标本随周期的数量的增加,<我talic> K3第三周期中减少5.0%以内;减少的范围<我talic> K10在10日周期的-20.0%增加到6.0%,钢比越低,刚度的降低范围就越大。当位移角是3.0%<我talic> K- - - - - -<我talic> N标本SRC3曲线不稳定地发展和刚度在第五周期大幅减少。上述分析表明,引起的累积损伤由多个周期的大位移峰值负载后更加严重,加剧了刚度退化的标本。增加钢比率可以减少不利影响的累积损伤刚度退化在某种程度上。

根据数据的分析 6 (b)- - - - - - 6 (c),当位移角是1.0%、1.5%和2.0%,与循环荷载的数量的增加,标本不同箍筋的刚度降低比率和轴向压缩比不显著,表明累积损伤不严重,并对标本的刚度退化的影响小;当位移角是2.5%,箍筋率越小,轴向压缩比越大,刚度降低越大。减少的最大可达20.2%,刚度退化速度明显加快。

 3.6。能量耗散能力 3.6.1。平均滞后能源

滞回耗能能力可以全面反映位移振幅的影响和循环荷载损伤积累的组件数量。图 7显示了平均滞后能量之间的关系曲线<我talic> E 米和位移角<我talic> θ的标本,标本的滞回能量在每个循环所包围的面积相应<我talic> P- - - - - -<我talic> θ磁滞曲线。从图 7,得出结论

与位移角的增加,损伤程度,能量平均滞后,标本的能量耗散能力增加。

当位移角是1.0%和1.5%,平均滞后标本的能量几乎是相同的。当位移角超过1.5%,循环荷载的数量,钢比,马镫比率,和轴向压缩率都有很大的影响的能量耗散能力标本。具体分析表明,平均滞后的能量SRC1后10周期大约是8% -15%低于SRC1-2 3周期后,这表明多个周期大位移引起的累积伤害减少的能量耗散能力标本。钢比和箍筋比越大,平均滞后越大能量和能量耗散能力越强。因此,增加钢比和箍筋比可以有效改善的能量耗散能力标本。SRC6的平均滞后能源与大轴向压缩率显著低于SRC2小轴向压缩比。这表明,轴压比越大,试样的能量耗散能力就越低。

平均滞后energy-displacement角的关系曲线(<我talic> E 米−<我talic> θ)的标本。(一)循环荷载数量的影响<我talic> E 米,(b)钢比例<我talic> E 米,(c)箍筋比例<我talic> E 米,(d)轴向压缩比<我talic> E 米。

 操作。累积损伤对滞回耗能的影响

图 8显示磁滞能源之间的关系曲线<我talic> E和循环加载的数量<我talic> N和之间的对应关系<我talic> N和位移角<我talic> θ节中描述的一样吗 3.5。2。如图 8,当位移角是1.0%、1.5%和2.0%,与循环荷载的数量的增加,滞回能量的标本基本上是相同或略降低,减少范围不超过10%。它表明,由多个周期的位移引起的累积损伤轻微,几乎没有对标本的能量耗散的影响。位移角是2.5%和3.0%时,磁滞标本的能量保持不变或略有增加,循环荷载的数量的增加,增加和最大范围是8.0%。因此,累积损伤仍有小影响的能量耗散能力标本。当位移角是3.5%,周期的数量的增加,逐渐SRC3损伤程度的增加,滞回能量迅速增加,能量耗散能力不断提高。

滞回能量循环加载数量之间的关系曲线<我talic> E- - - - - -<我talic> N的标本。(一)钢筋比的影响<我talic> E,(b)箍筋率<我talic> E,(c)轴向压缩比<我talic> E。

一般来说,累积损伤的能量耗散能力几乎没有影响标本。标本的方法失败时,由于累积损伤程度的增加,能量耗散能力仍然随循环加载的数量的增加在一定程度上虽然标本的水平载荷显著减少。

 3.6.3。能源和终极等效粘性阻尼系数极限磁滞

当试样达到故障状态,相应的滞回能量和等效粘性阻尼系数被定义为最终的滞回能量<我talic> E u和最终的等效粘性阻尼系数<我talic> h 欧盟,分别。<我talic> E u和<我talic> h 欧盟能反映试件的极限能量耗散能力( 28]。更大的<我talic> E u和<我talic> h 欧盟,能量耗散极限能力越强的标本。水平载荷下降到85%的峰值负载的故障判据作为标本。相对应的位移振幅和磁滞曲线确定标本的失败,和<我talic> E u和<我talic> h 欧盟每个样本的计算。计算结果如图 9和 10。它可以得出结论

当故障状态,最终的等效粘性阻尼系数<我talic> h 欧盟的标本是0.183 - -0.299,大多高于0.2,大于的终极等效粘性阻尼系数0.1 - -0.2 RC柱与弯曲破坏 30.]。这表明SRC列有能量耗散能力比RC列。

与钢比和箍筋比的增加,<我talic> E u和<我talic> h 欧盟标本的逐渐增加。<我talic> E u和<我talic> h 欧盟SRC3最大钢的比例是1.9倍和1.21倍比SRC1with最低钢比,分别;和<我talic> E u和<我talic> h 欧盟SRC5最大箍率的1.14倍和1.08倍比SRC4箍筋最小比例,分别。可以得出结论,增加钢比和箍筋比可以提高能量耗散极限能力的标本,并增加钢比更有效。

E u和<我talic> h 欧盟SRC2的小轴向压缩比大比SRC6大型轴向压缩比。因此,标本的极限能量耗散能力随轴压比的增加而减小。

循环荷载的数量影响最大的能量耗散极限能力的标本。<我talic> E u和<我talic> h 欧盟后的标本10周期明显低于3周期后的标本。前者只是后者的-0.75 0.52 -0.65倍和0.69倍,分别。累积损伤大大降低了能量耗散极限能力的标本。

最终迟滞能量的标本。

最终的等效粘性阻尼系数的标本。

 4所示。结论

SRC柱的累积伤害行为在远场长期的地面运动模拟,研究了准静态测试相同的位移10次。通过准静态测试8 SRC列相同的循环荷载下的位移为10或3次,试验现象和结果进行了全面分析。得出如下结论:

弯曲破坏的主要失效模式标本。在失败过程中,混凝土保护层严重粉碎和剥落,纵向钢筋和箍筋暴露和扣,和型钢部分扣。相比3周期后的标本,标本10周期有更大的裂缝宽度在同一位移角循环,较小的位移角在同一故障特征,和更重要的故障程度。

相同的标本进行循环加载位移为10倍,增加了钢比可以提高峰值负载的标本,并增加马镫比少影响标本的峰值负载增加。与钢比和箍筋比的增加,标本的变形能力和耗能能力增强,刚度退化的速度减慢。随着轴压比的增加,试样的变形能力和耗能能力降低,以及刚度退化率增加后期的加载。

与循环荷载的数量的增加,峰值负载前10个周期的累积损伤轻微,对承载力影响不大,割线刚度、标本和能量耗散能力;峰值负载后,累积多个周期位移是严重的,造成的损害和降低承载力和刚度的标本10日周期大于,在第三周期;和钢比和箍筋比越小,轴向压缩比越大,减少范围越大的标本。除此之外,增加了钢比和箍筋比可以有效降低减少各种标本的承载力和刚度引起的多个周期的相同的位移累积损伤。

循环荷载的数量有重要影响的累积损伤性能的标本。与标本3周期后相比,峰值负载后的标本10周期略有变化,而丰满的磁滞曲线下降,最终的变形能力和耗能能力降低,刚度退化是更重要的在峰值负载。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 确认

这项工作得到了国家自然科学基金(51878544),自然科学基金中国江苏高等教育机构(18 kjd560005),以及在中国陕西省自然科学基础研究计划(2019 jm - 597),感激地承认。

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