论文部分内容阅读
损伤力学的研究水平距离在结构设计和鉴定中的实际应用还有很大的距离,具体
反映在设计规范或鉴定规范中几乎没有出现损伤变量、损伤指标、损伤本构关系等概
念。尽管国内外科技人员试图将损伤力学中的概念和思维方式及技术路线引入工程设
计与鉴定中,但具体内容和方法出入很大。
本文以建筑结构损伤评估为背景,将损伤力学基本概念和理论应用于材料、构件
及其结构的损伤评估中来,建立了含有损伤参数的有限元模型,试图解决了以往只能
通过经验公式以及定性分析来反映既有框架结构损伤的问题。
建立了基于试验数据的混凝土材料受压弹塑性损伤本构方程,认为混凝土损伤不
仅包括有效截面减小,而且包括累积残余变形造成的割线模量损失,在此基础上,将
混凝土损伤变形分成二部分,由此损伤也可以分为二个组成部分,即累积塑性损伤和
弹性损伤。
在混凝土材料损伤的基础上,利用纤维模型,建立了压弯构件截面考虑混凝土材
料损伤的弯矩一曲率关系,并提出了一种构件截面损伤评估方法和截面损伤指标。
利用截面损伤的评估方法和损伤铰的概念,建立了构件集中损伤模型,假定构件
损伤变形只集中发生在损伤铰内,而杆件仍为弹性单元,在集中损伤模型的基础上,
将由考虑材料损伤效应得到的截面损伤指标直接代入构件集中损伤模型中去,得到构
件带损伤值的本构方程和单元刚度矩阵的表达式,为考虑损伤的结构有限元分析奠定
了基础。
用损伤铰代替传统PUSHOVER方法中的塑性铰,直接通过第一次PUSHOVER
分析得到各个损伤铰的损伤值分布情况,将损伤值代入结构后,对带损伤结构再进行
第二次PUSHOVER分析,求得带损伤结构的刚度变化,从而求得结构整体损伤值
以及各楼层的损伤分布情况。本文提出的这种损伤评估方法,不仅可以对地震损伤进
行评估,对腐蚀、锈蚀等构件耐久性损伤也可以进行损伤评估。
在MPA分析方法和Ghobarah的结构整体损伤评估方法的基础上,本文提出
了新的模态损伤指标及其结构损伤评估方法。由于考虑了高阶振型的影响,这种新方
法能更全面地反映结构的实际损伤状态以及不同部位的损伤状况,由此可以得到结构
整体的损伤分布情况。
文中混凝土结构地震损伤评估的研究方法和理论,是近几年来国际上工程界关注
的基于性能的结构设计方法的理论基础,因此本文的研究内容不仅具有创新价值,还
有工程实践意义。
关键词:损伤本构方程 损伤指标 损伤评估方法