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细观下混凝土材料强度衰减公式在损伤指数中的应用

作　者: 阚明辉
导　师: 王自法
学　校: 中国地震局工程力学研究所
专　业: 结构工程
关键词: 细观分析混凝土强度衰减公式损伤指数都江堰
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 55次
引　用: 1次
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内容摘要

建筑倒塌破坏时材料自身缺陷带来的影响一直是结构设计中的盲区,因为材料的随机性与各向非均质性给设计初期去控制这个指标带来了难度。从512绵竹与都江堰的现场观察来看,很多结构都是设计上没有问题,但是施工上材料强度不达标,除了加大工程监管力度外同时这也给研究人员提出了新的挑战,是否有一种方法能够反应材料自身的强度衰减关系,进而对初始设计与损伤后的分析给与现实的修正。随着在宏观上对混凝土结构的模拟与研究的完善,人们发现以前的假定与边界条件可能越来越难以满足发展现状,进而对于材料的发展正逐步的向细观世界与微观世界发展,去寻找它们的本构。本文在已有的细观研究基础上开展研究,进行了初步的探索后完成了如下主要工作。1、系统的学习与总结了现今混凝土倒塌分析的研究现状,较详细的介绍了混凝土细观分析方法与倒塌分析中定性分析的损伤指数的研究,进而给出了考虑细观混凝土损伤去修正损伤指数的办法。2、利用四川大学材料实验室,依据检测试验规范对绵竹市的建筑材料进行系统的力学试验,掌握具有广泛代表性的现场资料。进而按照细观混凝土组成的两个假设,混凝土强度衰减可以按照水泥含量的变化来反映,按细观尺寸回归分析出水泥胶质,骨料与自身随机缺陷的强度退化关系,进而用应变比证明这种假设关系的物理性能是稳定的可行的。3、本文以都江堰市城乡结合部的一栋4层框架结构房屋为例,对结构施工图纸进行ANSYS还原。按照都江堰当地的烈度区划为Ⅶ级(0.15g),采用成都中和基岩波的二倍,用于分析。用分析结果带入细观修正后的损伤指数中,结果与现场情况吻合。得出一些对损伤分析有意义的结论与方法。最后,总结了本文的研究工作,并对今后的研究问题进行了简要的讨论与展望。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
第一章绪论  9-13
  1.1 社会发展中建筑物属性的变化与发展  9
  1.2 地震灾害对社会的影响  9-10
  1.3 结构倒塌分析的研究进展  10-11
  1.4 主要工作和论文章节安排  11-12
  1.5 小结  12-13
第二章细观混凝土与宏观结构损伤指数评述  13-19
  2.1 引言  13
  2.2 细观下混凝土材料的研究发展  13-15
  2.3 宏观结构损伤指数的发展  15-16
  2.4 考虑材料影响在现实中的意义  16-18
  2.5 小结  18-19
第三章基于混凝土强度退化公式完善损伤指数  19-57
  3.1 引言  19
  3.2 图解分析  19-22
  3.3 混凝土应力衰减公式的工程取证  22-36
    3.3.1 砂的提取  22-24
    3.3.2 绵竹水泥样本强度实验结果  24-27
    3.3.3 现场混凝土配制  27-31
    3.3.4 混凝土强度实验结果  31-32
    3.3.5 现场砂浆的配制  32-35
    3.3.6 砂浆强度实验结果  35-36
  3.4 混凝土应力衰减公式的假设与拟合  36-50
    3.4.1 此处定义两个假设  36-38
    3.4.2 试验中混凝土应力,弹性模量随水泥含量变化的退化关系曲线的回归建立  38-44
    3.4.3 水泥胶质材料应力,弹性模量随水泥含量变化的退化关系曲线的回归建立  44-46
    3.4.4 相同水泥含量百分比下,混凝土应变与水泥胶质应变关系  46-47
    3.4.5 混凝土与水泥胶质的应力应变衰减曲线  47-49
    3.4.6 标准立方体混凝土的应力应变衰减曲线  49-50
  3.5 退化关系中的损耗  50-54
  3.6 框架结构房屋地震破坏机理与损伤指数的应用  54-55
  3.7 破坏等级的划分  55
  3.8 小结  55-57
第四章 512都江堰实例分析  57-83
  4.1 引言  57
  4.2 震害介绍  57-61
    4.2.1 结构设计总说明  57
    4.2.2 结构破坏概述  57-58
    4.2.3 图例  58-61
  4.3 典型例子分析  61-81
    4.3.1 简介  61-62
      4.3.1.1 有限元模型简介  61
      4.3.1.2 ANSYS的Drucker-prage(DP)本构模型简介  61-62
      4.3.1.3 本例中ANSYS分析模型(DP)本构模型参数  62
      4.3.1.4 本例中ANSYS分析模型荷载统计  62
    4.3.2 地震动的选取  62-63
    4.3.3 结果输出  63-74
      4.3.3.1 静力分析  63-64
      4.3.3.2 模态分析  64-68
      4.3.3.3 时程分析  68-74
    4.3.4 计算步骤  74-80
      4.3.4.1 柱抗推刚度计算  74-75
      4.3.4.2 柱的屈服弯曲计算  75-76
      4.3.4.3 层间屈服剪力与层间屈服位移  76
      4.3.4.4 极限位移x_u计算  76-77
      4.3.4.5 极限滞回能  77-78
      4.3.4.6 能量损耗  78-80
    4.3.5 计算结果  80-81
  4.4 小结  81-83
第五章结论与展望  83-85
  5.1 结论  83
  5.2 展望  83-85
参考文献  85-87
致谢  87-88
作者简介  88-89
攻读硕士期间主要参与的课题  89-90
附录都江堰幸福镇塔子村四组搬迁房(四层框架)  90-94

细观下混凝土材料强度衰减公式在损伤指数中的应用

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