我國于改革開放前后興建的大量鋼混工業(yè)建筑已連續(xù)服役近40年,面臨著嚴(yán)峻的安全考驗(yàn),倒塌事故時(shí)有發(fā)生,迫切需要對存量工業(yè)建筑的安全狀況進(jìn)行診斷治療,從而提升服役性能。目前既有鋼混工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)診治和性能提升面臨著新的科學(xué)問題:首先,現(xiàn)有結(jié)構(gòu)疲勞壽命評估集中在工業(yè)建筑的設(shè)計(jì)、建造階段,無法考慮既有結(jié)構(gòu)中業(yè)已存在的大量缺陷;此外,工業(yè)建筑的損傷演化及疲勞性能退化是一個非線性過程,當(dāng)前正處于該過程的中期甚至后期階段,而現(xiàn)有疲勞壽命評估一般采用線性累積方法,用于既有工業(yè)建筑的疲勞評估將帶來較大誤差。為解決上述問題,本文發(fā)展出基于疲勞性能衰退分析的既有鋼混建筑結(jié)構(gòu)壽命可靠性評估方法,為既有工業(yè)建筑的疲勞壽命評估提供了新的分析理論和計(jì)算方法。論文主要工作及研究成果如下:1.對鋼混工業(yè)廠房缺陷的現(xiàn)場檢測結(jié)果進(jìn)行分類整理和分析,引入連續(xù)損傷力學(xué)理論進(jìn)行缺陷的損傷表征。針對鋼混工業(yè)建筑不同運(yùn)營荷載下的混凝土材料損傷演化特征,選取了三種混凝土損傷本構(gòu)模型并進(jìn)行了參數(shù)確定。分別是:用于計(jì)算動態(tài)效應(yīng)的塑性損傷模型,用于計(jì)算超載時(shí)結(jié)構(gòu)累積損傷的彈性損傷模型,以及用于計(jì)算結(jié)構(gòu)疲勞損傷演化和疲勞性能衰退過程的高周疲勞... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

某鋼混廠房服役多年后存在的部分已有損傷問題

縮荷載作用下，微裂紋從界面擴(kuò)展和匯聚到砂漿中，而且微裂紋的擴(kuò)展和匯聚更為明顯。圖 c 是在疲勞荷載作用下的損傷狀態(tài)，與其他導(dǎo)致微裂紋擴(kuò)展的損傷效應(yīng)相比，疲勞加載引入了更多新的微裂紋。其原因是疲勞荷載的能量大大低于極限荷載，而創(chuàng)造更多新微裂紋所需的能量比使微裂紋擴(kuò)展的能量更小，所以新的微裂紋更容易出現(xiàn)。在這種現(xiàn)象作用下，混凝土在疲勞破壞之前就出現(xiàn)了大量的疲勞裂紋，而破壞時(shí)裂紋快速貫通導(dǎo)致結(jié)構(gòu)迅速失效，有很大的安全隱患。以上分析說明，混凝土材料在宏觀裂縫出現(xiàn)之前，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中已經(jīng)存在了大量的微裂紋和微空洞，它們的出現(xiàn)和擴(kuò)展影響了材料與結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和壽命。為了研究這一現(xiàn)象，人們將材料或結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的微觀缺陷稱為損傷。目前材料損傷的描述模型可以按照材料的特征長度和研究方法分為微觀、細(xì)觀和宏觀三種。其中宏觀損傷模型基于宏觀尺度上的不可逆熱力學(xué)和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，把包含大量缺陷的材料視為一種含有損傷場的連續(xù)體，并引入損傷變量來描述損傷狀態(tài)，可以唯象地確定含缺陷材料的損傷演化規(guī)律。宏觀唯象的損傷力學(xué)模型具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)，可適用于材料或結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬，并已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工程實(shí)際，很好地解釋了若干材料的損傷和破壞現(xiàn)象[3]。a b c

24圖 3-2 中給出的應(yīng)力云圖分別為吊車作用點(diǎn)在牛腿柱上和吊車梁跨中時(shí)的局部應(yīng)分布（此時(shí)施加的荷載為額定最大輪壓）�？梢悦黠@地觀察到，吊車梁的端部和跨中的力水平比較大，考慮到混凝土對受拉應(yīng)力十分敏感，吊車梁的跨中底部需要重點(diǎn)考察3.1.2 關(guān)鍵構(gòu)件的識別該廠房的吊車起重量為 10t，參考大連起重機(jī)器廠 5~50/10t 吊鉤橋式起重機(jī)技術(shù)格[58]，可得吊車車輪額定最大輪壓為 136kN�？紤]吊車梁上豎直吊車荷載為額定最大壓的最不利工況，計(jì)算得到各構(gòu)件危險(xiǎn)截面的應(yīng)力時(shí)程如圖 3-3 所示。根據(jù)得到的應(yīng)力時(shí)程和現(xiàn)場檢測結(jié)果的損傷信息，可以得出以下結(jié)果：① 在混凝土構(gòu)件中，吊車梁端部截面、梁跨中截面的應(yīng)力水平和應(yīng)力幅最大，其是上柱底截面和下柱底截面。分析其原因，吊車梁是直接承受吊車荷載的構(gòu)件，端部

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]工業(yè)廠房吊車荷載的概率模型和組合方法[J]. 姚繼濤,谷慧.  建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào). 2016(11)
[2]混凝土疲勞分析方法綜述[J]. 丁兆東,李杰.  力學(xué)與實(shí)踐. 2015(01)
[3]HRBF500鋼筋混凝土梁疲勞損傷機(jī)理研究[J]. 王新玲,康現(xiàn)棟,李可,黃偉東.  工業(yè)建筑. 2013(11)
[4]大跨鋼橋鋼箱梁損傷時(shí)變模型及疲勞可靠性評估[J]. 王瑩,李兆霞,趙麗華.  東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(05)
[5]大型土木結(jié)構(gòu)多尺度損傷預(yù)后的現(xiàn)狀、研究思路與前景[J]. 李兆霞.  東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(05)
[6]移動荷載在ABAQUS中的模擬研究[J]. 李才志,張春華.  水運(yùn)工程. 2012(09)
[7]鋼筋混凝土橋梁疲勞累積損傷失效過程簡化分析方法[J]. 朱勁松,朱先存.  工程力學(xué). 2012(05)
[8]一種修正的混凝土彈性損傷本構(gòu)模型及其應(yīng)用[J]. 李正,李忠獻(xiàn).  工程力學(xué). 2011(08)
[9]在役鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基于可靠性的疲勞壽命分析[J]. 趙尚傳,趙國藩,貢金鑫.  工程力學(xué). 2002(04)
[10]混凝土疲勞壽命規(guī)律預(yù)測新方法[J]. 李靖華,李果,劉剛.  大連理工大學(xué)學(xué)報(bào). 1997(S1)

博士論文
[1]混凝土多軸疲勞破壞準(zhǔn)則研究[D]. 趙東拂.大連理工大學(xué) 2002



本文編號：3479686