海洋环境下混凝土结构抗震性能退化过程及地震响应分析

发布时间：2020-04-27 12:32

【摘要】：海洋环境下的钢筋混凝土结构时常会与海水中的硫酸盐、氯盐等物质发生复杂的物理化学反应,导致混凝土和钢筋的力学性能受到损伤,使得结构的承载能力和耐久性降低、建筑物使用寿命大幅缩短。因此,研究损伤后的钢筋混凝土结构在地震作用下的响应,对于评估和判断混凝土结构的耐久性和可靠度具有重要意义。本文研究了腐蚀条件下混凝土和钢筋的本构模型,通过对有限元软件OpenSEES的二次开发,将腐蚀本构关系嵌入至OpenSEES软件内,并通过Pushover分析和动力时程分析得到了腐蚀条件下结构的地震响应,分析了钢筋混凝土结构的抗震性能随腐蚀时间的变化规律,具体内容如下:(1)首先根据Pushover分析方法的基本原理,详细的给出了能力谱法的计算过程以及目标位移求解方法,并编写对应的MATLAB计算程序,开发了相应的GUI可视化操作界面。(2)其次,根据硫酸盐在混凝土中的扩散规律,通过数值分析得到了混凝土截面内硫酸根离子浓度以及混凝土强度损伤系数的分布情况,并以Kent-Park本构模型为基础,建立了考虑硫酸根离子侵蚀损伤的混凝土本构模型,根据氯离子侵蚀钢筋的规律,推导得出了钢筋在均匀腐蚀和坑蚀共同作用下钢筋的本构关系以及钢筋剩余截面面积的计算公式。(3)再次,通过对OpenSEES中的混凝土本构关系进行二次开发,从而得到随腐蚀时间而变化的混凝土本构模型,同时通过修改不同腐蚀年限下钢筋的截面面积,建立了腐蚀条件下钢筋混凝土门式框架的分析模型,并对模型进行了单向Pushover分析以及循环往复推覆分析,结果表明:腐蚀条件下混凝土门式框架的力学性能随腐蚀时间的增加而下降。(4)最后,以考虑腐蚀的钢筋混凝土本构关系为基础,以OpenSEES为有限元建模平台,对海洋环境下一高层钢筋混凝土框架结构分别进行Pushover分析和时程分析,研究了罕遇地震下结构薄弱层的最大层间位移角、层间位移以及结构性能点随腐蚀时间的变化规律,结果表明:高层框架结构的抗震性能随着腐蚀时间的增加而降低。
【图文】：

荷载图,振型,侧向加载,多自由度体系

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能力谱,曲线,侧向加载,多自由度体系

逦客振sE逡逑图２－１四种侧向加载模式逡逑２．２．４目标位移求解方法逡逑将多自由度体系模型简化为单自由度体系，保持结构竖肉荷载ｔＨ定，并且沿结构高逡逑度方向施加某一分布的水平荷载，，采用位移或者力加载模式对结构进行逐级加载，使得逡逑结构构件由弹性状态依次进入塑性状态，找出开裂或屈服的构件并个断修改结构总刚度逡逑矩阵，根据结构在不问时刻的刚度调整荷载或位移增量，直到结构达到目标位移点或者逡逑１５逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P75;TU37

【参考文献】