一文看透【玄武巖纖維】強(qiáng)悍的秘密
近幾年,在 玄武巖纖維 材料基本力學(xué)性能和構(gòu)件試驗(yàn)方面展開大量研究。結(jié)合單調(diào)拉伸和往復(fù)拉伸試驗(yàn),通過復(fù)合法則給出了 玄武巖纖維 在往復(fù)荷載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,提出了理論計(jì)算模型,如圖所示;我們對(duì) 4 個(gè)軸壓比為 0.12 的 玄武巖纖維 增強(qiáng)混凝土柱和 1個(gè) RC 對(duì)比柱開展了低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究,結(jié)果表明玄武巖纖維 增強(qiáng)混凝土柱有穩(wěn)定的二次剛度,在復(fù)合筋內(nèi)芯鋼筋 屈 服 后,玄武巖纖維 增 強(qiáng) 混 凝 土 柱 承 載 力 仍 可 穩(wěn) 定提高。
鋼筋混凝土框架是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)體系之一,結(jié)構(gòu)的彈塑性建模方法與地震反應(yīng)分析是結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。其內(nèi)容牽涉到鋼筋和混凝土的本構(gòu)關(guān)系及其相互作用模擬、結(jié)構(gòu)計(jì)算理論、數(shù)值算法實(shí)現(xiàn)等各方面的問題。在彈塑性建模方面,最為關(guān)鍵的核心問題是鋼筋混凝土恢復(fù)力模型與計(jì)算單元的選取。早期常用的框架結(jié)構(gòu)整體分析模型主要有層間模型和基于構(gòu)件的平面桿系模型;近十年,基于纖維單元的有限元方法發(fā)展迅速,成為目前解決鋼筋混凝土框架非線性分析問題的主要方法之一。
將鋼 -玄武巖纖維復(fù)合筋用于混凝土框架結(jié)構(gòu)不僅使結(jié)構(gòu)具有良好的耐久性,對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響也具有重要的研究意義。本文開展了鋼 -玄武巖纖維復(fù)合筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的非線性地震反應(yīng)研究工作,從材料非線性出發(fā),根據(jù)復(fù)合筋的應(yīng)力 -應(yīng)變關(guān)系,利用修正 GaussRadau 積分法推導(dǎo)了桿件單元柔度矩陣,并用于多層框架結(jié)構(gòu)非線性時(shí)程響應(yīng)計(jì)算,比較了結(jié)構(gòu)計(jì)算模型在地震 波 輸 入 下 的 非 線 性 響 應(yīng) 和 抗 震性能。
開展了鋼 -玄武巖纖維復(fù)合筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的非線性地震反應(yīng)研究工作。結(jié)論如下:
(1)在多遇和罕遇地震動(dòng)輸入下,配置鋼 -玄武巖纖維復(fù)合筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的最大彈塑性位移與層間轉(zhuǎn)角等指標(biāo)比普通鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)有所減?。唤Y(jié)構(gòu)自振周期變化率可作為評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)整體損傷程度的指標(biāo);在罕遇水準(zhǔn)的地面運(yùn)動(dòng)輸入下,鋼 -玄武巖纖維復(fù)合筋混凝土框架結(jié)構(gòu)自振周期變化率明顯小于 RC框架結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)剛度退化和損傷程度小,耗能能力更好,桿端出鉸時(shí)間相對(duì)更晚、數(shù)量更少且更易形成梁鉸塑性耗能機(jī)制。
(2)在罕遇地震下,由于鋼筋屈服后構(gòu)件端部出鉸產(chǎn)生較大塑性變形,鋼筋混凝土框架會(huì)產(chǎn)生較大的殘余位移,這種殘余位移可使結(jié)構(gòu)不能正常使用甚至由于重力二階效應(yīng)而倒塌。配置具有一定二次剛度的鋼 -玄武巖纖維復(fù)合筋能夠起到有效控制框架結(jié)構(gòu)的彈塑性變形,減小結(jié)構(gòu)的殘余位移,從而可以改善結(jié)構(gòu)在大震下的性能確保大震不倒的安全性能目標(biāo)。
(3)鋼 -玄武巖纖維復(fù)合筋可充分利用材料的強(qiáng)度,可用于混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),通過合理配置鋼筋與玄武巖纖維的比例來滿足框架結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)要求,在條件惡劣的環(huán)境下有較好的應(yīng)用前景。
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