摘要
震害及试验研究表明，钢筋混凝土柱的损伤一般主要集中在端部塑性铰区，箍筋间距内的纵筋屈曲是其重要非线性受力特征，屈曲除引起钢筋强度退化外，还使得柱纵筋产生塑性应变集中，降低纵筋的低周疲劳寿命，影响框架柱的抗震性能。近年来，国内学者完成了相当多的配置高强钢筋混凝土构件的抗震性能试验，但研究者对不同屈服强度钢筋的屈曲受力性能差异尚缺乏足够重视。在钢筋混凝土结构中，钢筋主要承受拉力，因此对其抗拉强度较为重视，往往忽略了受压性能与抗拉性能的差异。因此对不同屈服强度国产钢筋的屈曲受力性能进行研究，并建立能准确预测柱纵筋单调受压屈曲受力性能的材料本构模型，以及能正确计算屈曲纵筋损伤程度的低周疲劳寿命模型，对合理评估钢筋混凝土柱的抗震性能是非常重要的。 本文主要对36根不同屈服强度和长径比的钢筋试件分别进行了考虑屈曲的单调受压、拉压不等以及拉压相等循环加载试验。在试验过程中采集了各试件屈曲段的竖向位移以及中点处弱轴方向与强轴方向的横向位移，得到了钢筋试件的平均应力-平均应变曲线与屈曲段中点横向位移变化曲线。基于循环加载试验数据验证了现有疲劳模型对国产钢筋的不适用性，并且对Coffin和Manson提出的传统疲劳寿命模型(以下称C-M模型)进行修正，得到了适用于国产钢筋且能合理考虑长径比和屈服强度对屈曲钢筋疲劳寿命影响的修正模型。基于单调受压屈曲试验结果，分析了长径比和屈服强度对国产钢筋屈曲受力性能的影响，然后对Dhakal和Maekawa提出的适用于屈曲钢筋的材料本构模型(以下称D-M模型)的单调受压骨架线进行修正，得到了适用于国产钢筋且能够通过长径比和屈服强度考虑屈曲影响的修正D-M模型。 研究结果表明，钢筋的单调受压屈曲受力性能主要受长径比与屈服强度影响，钢筋的长径比越大，其屈曲开始越早，平均应力退化越显著。钢筋的低周疲劳性能主要受长径比与屈服强度影响，随着钢筋长径比或屈服强度的增大，其疲劳损伤越严重，低周疲劳性能越差。 本文具有以下创新点： ①基于HRB600、HRB500、HRB400钢筋的单调受压屈曲试验结果，对比分析了长径比和屈服强度对国产钢筋单调受压屈曲受力性能的影响。 ②基于三种屈服强度国产钢筋的单调受压屈曲试验结果，验证了D-M模型直接用于国产钢筋存在明显误差，并根据试验数据对该模型进行了修正，该修正D-M模型能较准确地描述国产钢筋的单调受压屈曲受力性能。 ③基于三种屈服强度国产钢筋的循环加载试验数据，验证了已有疲劳寿命模型不能准确判断国产钢筋的疲劳失效状态，并根据试验结果对疲劳模型进行了修正。本文提出的修正疲劳寿命模型能合理考虑长径比和屈服强度对屈曲钢筋疲劳损伤的影响，并能更准确地判断屈曲钢筋试件的疲劳失效。
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