活性粉末混凝土墩柱構(gòu)件的地震損傷機理研究項目摘要

活性粉末混凝土是一種具有超高強度、高韌性和高耐久性的新型水泥基復(fù)合材料。將這種材料應(yīng)用于高烈度地震區(qū)的大跨度橋梁或高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)等工程建設(shè)，不僅可以有效地減小構(gòu)件截面尺寸，降低結(jié)構(gòu)自重和地震慣性力，還可以保證結(jié)構(gòu)具有良好的位移延性能力。本項目擬通過材料的單軸及多軸加載試驗研究，從分析材料的基本損傷機理出發(fā)，采用損傷變量反映微觀損傷對活性粉末混凝土材料宏觀力學(xué)性能劣化的影響，提出一個基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和不可逆熱力學(xué)理論的活性粉末混凝土損傷本構(gòu)模型及損傷演化方程；通過開展活性粉末混凝土墩柱配筋構(gòu)件的擬靜力試驗及其擬動力試驗，研究活性粉末混凝土墩柱構(gòu)件的抗震性能及損傷機理，并應(yīng)用損傷本構(gòu)模型建立活性粉末混凝土墩柱構(gòu)件的彈塑性地震反應(yīng)分析方法。本項目的研究結(jié)果將是活性粉末混凝土復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計及抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論基礎(chǔ)。 2100433B

大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)地震災(zāi)變機理的分析理論是當(dāng)前和今后結(jié)構(gòu)抗震研究的熱點和難點。課題組圍繞大跨混凝土橋梁地震災(zāi)變機理和抗震性能，進行了理論研究和試驗驗證。研究內(nèi)容涉及：1）文獻分析，指出當(dāng)前大型復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)地震災(zāi)變研究手段的局限性；2）理論模型，根據(jù)大跨橋梁震害機理分析的需求，發(fā)展了基于損傷本構(gòu)理論模型的分析方法，給出了計算大型橋梁地震損傷分析的纖維梁模型；3）數(shù)值算法，發(fā)展了基于變分理論的損傷本構(gòu)算法，編制了基于大型商業(yè)軟件的二次開發(fā)子程序；4）考慮結(jié)構(gòu)災(zāi)變過程中的多重非線性效應(yīng)（材料、幾何、損傷以及阻尼、支座等邊界非線性）；5）試驗驗證，根據(jù)理論研究是需要，設(shè)計了21個正方形實心和空心、矩形空心截面橋墩模型，進行了擬靜力試驗研究，關(guān)于試驗過程的數(shù)值模擬顯示，給出的理論模型是合理的。 2100433B

本項目擬對含缺陷自動鋪絲復(fù)合材料構(gòu)件的損傷失效機理和承載能力開展研究，針對含間隙、重疊、間隙/重疊、扭曲波紋四種典型纖維鋪放缺陷，開展復(fù)合材料板殼的損傷演化行為的實驗研究；發(fā)展典型缺陷相應(yīng)的損傷斷裂力學(xué)理論，建立適用的損傷分析模型來分析其損傷演變規(guī)律和失效行為；發(fā)展變角度鋪設(shè)、變剛度層合結(jié)構(gòu)的剛度計算理論，提出相應(yīng)的有限元分析方法；針對預(yù)設(shè)不同鋪放缺陷形式的加筋板殼結(jié)構(gòu)，開展其屈曲和后屈曲過程中的損傷失效行為和承載能力研究，為含缺陷自動鋪絲復(fù)合材料構(gòu)件的力學(xué)性能評估提供分析工具。