耐久性损伤钢筋混凝土结构抗震分析参数研究

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发布时间：2022-04-06

资料介绍

根据目前已有试验资料和理论分析，讨论了对耐久性损伤钢筋混凝土结构抗震分析的影响因素，包括截
面几何损伤、混凝土和钢筋力学性能劣化、钢筋混凝土粘结滑移劣化等，提出了钢筋混凝土结构抗震耐久性损伤参
数的概念，并给出了计算方法。基于已有的钢筋混凝土结构的恢复力模型，并考虑各抗震耐久性损伤参数，对计算
得到的锈蚀构件骨架曲线与试验值进行对比分析，其结果在总体上吻合较好。研究成果可在损伤钢筋混凝土结构
地震反应分析中应用。［关键词］钢筋混凝土; 耐久性; 抗震; 损伤参数
中图分类号: TU375 文献标识码: A 文章编号: 1002-848X( 2013) 08-0069-05 Research on seismic parameter of reinforced concrete structures with durability damage Liang Yan，Luo Xiaoyong ( College of Civil Engineering，Central South University，Changsha 410075，China) Abstract: Based on the available experimental data and theoretical analysis，the influence factors on seismic analysis of reinforced concrete structure with durability damage were mainly discussed，including section geometrical damage，the performance deterioration of concrete and steel，the reduction of bond-slip of reinforced concrete． The concept and calculation method of damage parameters of reinforced concrete structure seismic durability were presented． Based on the existing restoring force model of reinforced concrete structure，and considering the damage parameters of various seismic durability，the skeleton curves of the corroded members can be got． These curves generally are in good agreement with the existing experimental data，which means these damage parameters can be used in seismic response analysis of damage reinforced concrete structure． Keywords: reinforced concrete; durability; seismic; damage parameter * 国家自然科学基金项目( 51178470) 。
作者简介: 梁岩，博士研究生，Email: lyfeel555@ 163． com。 0 引言
在设计基准期内，结构在使用过程中由于环境、
荷载等因素的影响，必然会出现一定程度的耐久性
损伤，其中最常见的是钢筋锈蚀、混凝土碳化、冻融
循环等，这些因素导致结构抗震性能降低。对于耐
久性损伤后钢筋混凝土结构的抗震性能研究目前主
要集中于试验阶段［1-3］，理论分析［4］较少。但不论
是试验研究还是理论分析，所考虑的耐久性损伤因
素往往只是钢筋锈蚀后引起钢筋截面几何尺寸的减
小，其他因素: 如钢筋锈蚀引起混凝土开裂，从而导
致结构的截面几何损伤、混凝土力学性能降低、钢筋
与混凝土粘结性能下降等并未考虑。本文以已有的
研究为基础，综合分析各种耐久性损伤因素对结构
抗震性能的影响。
在此可定义: 由于自身和环境双重因素的影响
而导致结构抗震性能下降的结构、材料等的性能劣
化系数为结构抗震耐久性损伤参数。主要有: 截面
几何损伤系数、混凝土和钢筋力学性能劣化系数、钢
筋混凝土粘结滑移劣化系数等。 1 截面几何损伤系数
在锈蚀构件强度计算中，需要考虑构件截面损
失引起的承载力降低，特别是对于受压构件，其承载
力降低受混凝土截面损伤和钢筋截面损伤的共同影
响。当构件截面较大、保护层相对较小且配筋量较
大时，钢筋截面损伤起控制作用; 当构件截面较小、
保护层相对较大时，构件截面损伤起控制作用［5］。
钢筋锈蚀膨胀使其周围的混凝土中产生横向拉
应力，随着钢筋锈蚀率的增大，混凝土承受拉应力也
不断增大，当超过混凝土抗拉强度时，引起混凝土锈
胀开裂，见图 1。
锈胀裂缝不断拓展、贯通，从而导致混凝土截面
几何损伤。实际上钢筋锈胀在混凝土中产生的拉应
力及裂缝分布是不均匀的。但为了简化计算，假定
钢筋外侧，即保护层部分锈胀开裂，造成截面几何损
伤; 而钢筋内侧混凝土不考虑开裂，即不考虑截面几
何损伤，仅考虑部分深度的混凝土力学性能劣化。
基于以上假定，钢筋混凝土构件截面损伤可由图 2
表示。其中，A1 为钢筋外侧混凝土保护层锈胀开裂
部分，A2 为钢筋内侧混凝土由于钢筋锈蚀而导致性