本文關(guān)鍵詞：海洋環(huán)境下考慮底層柱腐蝕損傷的混凝土結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析

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【摘要】：長期處于海洋環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)不僅承受強(qiáng)風(fēng)、地震和海浪等各種荷載作用,還遭受硫酸鹽和氯鹽等環(huán)境介質(zhì)的物理化學(xué)侵蝕,荷載與環(huán)境因素耦合作用下的混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性問題是土木工程界研究的熱點(diǎn)問題。為了評估海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能,本文在考慮了混凝土?xí)r變腐蝕本構(gòu)模型和銹蝕鋼筋的力學(xué)性能基礎(chǔ)上,以O(shè)penSEES有限元分析軟件為平臺,獲得了海洋環(huán)境下考慮底層柱腐蝕損傷的混凝土結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng),分析了海洋腐蝕過程中混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能的時(shí)變規(guī)律。主要研究內(nèi)容及結(jié)果包括：(1)首先,根據(jù)硫酸鹽侵蝕下混凝土的損傷退化機(jī)理,獲得了腐蝕過程中混凝土本構(gòu)特征參數(shù)隨侵蝕硫酸鹽濃度和侵蝕時(shí)間的變化規(guī)律,并以混凝土Scott-Kent-Park本構(gòu)模型為基礎(chǔ),建立了硫酸鹽侵蝕過程中混凝土腐蝕時(shí)變本構(gòu)模型。(2)其次,利用混凝土中氯離子的傳輸模型和鋼筋銹蝕氯離子閾值方程,給出了鋼筋初始銹蝕時(shí)間的計(jì)算方法,并根據(jù)鋼筋均勻腐蝕和坑蝕的條件下的銹蝕速度模型,建立了鋼筋銹蝕有效截面面積的計(jì)算方法,在Pinto鋼筋本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上,給出了考慮氯鹽侵蝕作用下銹蝕鋼筋的力學(xué)性能計(jì)算模型。(3)然后,利用有限元軟件OpenSEES中的纖維模型,建立了硫酸鹽和氯鹽耦合作用下過程中混凝土柱的力學(xué)分析模型,分析了腐蝕過程中混凝土的承載力變化、應(yīng)力重分布以及柱的滯回曲線和骨架曲線時(shí)變規(guī)律,獲得了混凝土柱力學(xué)性能隨腐蝕時(shí)間的變化規(guī)律,結(jié)果表明：混凝土柱力學(xué)性能隨腐蝕時(shí)間的增加而下降。(4)最后,建立了考慮底層柱腐蝕損傷的混凝土框架結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)分析模型,并以結(jié)構(gòu)頂層位移、層間最大位移、層間最大位移角和柱最大剪力為研究指標(biāo),以有限元軟件OpenSEES為平臺,分析了海洋環(huán)境下考慮底層柱腐蝕損傷的混凝土結(jié)構(gòu)在常遇和罕遇地震作用下的地震響應(yīng),給出了腐蝕過程中混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能隨腐蝕時(shí)間的變化規(guī)律,結(jié)果表明：隨腐蝕時(shí)間的增加,混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能降低。
【關(guān)鍵詞】：海洋環(huán)境 腐蝕本構(gòu)模型 框架結(jié)構(gòu) OpenSEES軟件 地震響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU311.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 鋼筋銹蝕的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 混凝土耐久性研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.3 基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論16-17
• 1.3 本文研究內(nèi)容17-19
• 2 OpenSEES軟件及其結(jié)構(gòu)19-33
• 2.1 OpenSEES分析軟件簡介19
• 2.2 建立有限元模型19-27
• 2.2.1 材料的本構(gòu)關(guān)系20-25
• 2.2.2 截面恢復(fù)力模型25-27
• 2.2.3 單元類型27
• 2.3 非線性分析27-31
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)非線性靜力問題的數(shù)值求解分析28-29
• 2.3.2 結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力問題的數(shù)值求解分析29-31
• 2.4 分析結(jié)果的后處理控制31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 3 考慮海水腐蝕影響的鋼筋、混凝土力學(xué)計(jì)算模型33-42
• 3.1 引言33-34
• 3.2 混凝土34-36
• 3.3 鋼筋36-41
• 3.3.1 鋼筋銹蝕的計(jì)算方法36
• 3.3.2 銹蝕鋼筋有效截面積的計(jì)算方法36-38
• 3.3.3 鋼筋初始銹蝕時(shí)間T_(cor)38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 腐蝕條件下混凝土柱結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析42-55
• 4.1 腐蝕環(huán)境下混凝土柱結(jié)構(gòu)分析有限元模型的建立42-45
• 4.1.1 腐蝕混凝土柱的截面纖維模型42-43
• 4.1.2 混凝土柱單元的計(jì)算模型43-45
• 4.2 海洋環(huán)境下混凝土柱的工程實(shí)例分析45-48
• 4.2.1 初始參數(shù)46
• 4.2.2 確定腐蝕過程中混凝土本構(gòu)和鋼筋有效截面面積46-48
• 4.3 計(jì)算結(jié)果分析48-54
• 4.3.1 豎向荷載作用下柱結(jié)構(gòu)的性能分析48-51
• 4.3.2 水平向荷載作用下柱結(jié)構(gòu)的性能分析51-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 5 腐蝕條件下混凝土框架結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)分析55-73
• 5.1 海洋腐蝕環(huán)境下混凝土框架結(jié)構(gòu)的工程實(shí)55-56
• 5.2 建立框架結(jié)構(gòu)分析模型56-57
• 5.3 地震波的選取57-59
• 5.4 多遇地震下腐蝕對框架結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響59-64
• 5.4.1 結(jié)構(gòu)第一自振周期59
• 5.4.2 地震波調(diào)整59
• 5.4.3 結(jié)構(gòu)水平位移59-61
• 5.4.4 最大層間位移與最大層間位移角61-63
• 5.4.5 最大柱剪力63-64
• 5.5 罕遇地震下腐蝕對框架結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響64-69
• 5.5.1 地震波調(diào)整64-65
• 5.5.2 結(jié)構(gòu)水平位移65-66
• 5.5.3 最大層間位移和最大層間位移角分析66-68
• 5.5.4 最大柱剪力68-69
• 5.6 不同地震波作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析69-71
• 5.6.1 地震波調(diào)整69
• 5.6.2 結(jié)構(gòu)水平位移69-70
• 5.6.3 最大層間位移與最大層間位移角70-71
• 5.6.4 結(jié)構(gòu)最大柱剪力71
• 5.7 本章總結(jié)71-73
• 6 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 工作展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-83
• 附錄83

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本文編號：1073517