受損鋼結(jié)構(gòu)力學(xué)分析模型研究

1學(xué)分析模型研究究，分析了不同損傷程度對(duì)鋼材二次加載和卸載時(shí)加載彈性模量和卸載彈性模量的影響，提出了受損鋼材的力學(xué)模型。基于受損截面的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，通過定義受損受彎構(gòu)件截面的無損高度比K，推導(dǎo)了不同受損程度下構(gòu)件截面的平均彈性模量和損傷指標(biāo)的計(jì)算公式。用轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧來模擬受損截面的力學(xué)性能，根據(jù)受損微段的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，推導(dǎo)了受損截面的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系和截面轉(zhuǎn)動(dòng)剛度計(jì)算公式，提出了可用于受損鋼結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的計(jì)算模型。算例分析表明，截面受損降低了結(jié)構(gòu)的剛度，在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)不容忽視。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；損傷；實(shí)驗(yàn)；力學(xué)模型；轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧模型1引言既有鋼結(jié)構(gòu)在自然災(zāi)害作用或其他因素的影響下，容易造成工程事故[1,2]。2008年，我國(guó)南方經(jīng)歷了一場(chǎng)特大冰雪和凍雨天氣，導(dǎo)致大量輕型門式剛架結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌[3-5]，大量的鋼結(jié)構(gòu)房屋受損。受損鋼結(jié)構(gòu)房屋能否滿足其正常使用要求，一直都是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，對(duì)此類結(jié)構(gòu)安全可靠性的評(píng)估通常是參考《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[6]中的相關(guān)要求，從構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的層面去評(píng)估，結(jié)合權(quán)重系數(shù)等方法來分析結(jié)構(gòu)的整體可靠性[7,8]，而未考慮損傷對(duì)截面、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的不利影響，難以真實(shí)反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際力學(xué)性能。2本文從受損鋼材的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究著手，分析損傷對(duì)鋼材力學(xué)性能的影響程度，提出受損鋼材、構(gòu)件截面和結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析模型，研究損傷對(duì)鋼結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響。2受損鋼材力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)2.1試件設(shè)計(jì)研究試件在不同損傷程度情況下的二次加載和卸載時(shí)的力學(xué)性能。根據(jù)根據(jù)對(duì)該批試件的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，測(cè)得試件在屈服階段結(jié)束時(shí)的變形鋼材不同的受損情況，將此8組試件分別在實(shí)驗(yàn)機(jī)上拉伸，使其初始變m別，并測(cè)得各試件的原始彈性模量E0。初拉伸實(shí)驗(yàn)完成后，根據(jù)不同分組情況，將各組試件分別進(jìn)行二次加載和卸載，測(cè)得受損試件在二次加載載和卸載過程中的加載彈性模量和卸載彈性模量E′。2.2實(shí)驗(yàn)測(cè)試采用型號(hào)為CMT5105的微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)，其最大負(fù)荷為100kN，精度為0.5級(jí)。采用電子引伸計(jì)記錄試件在加載和卸載過程中的變3萬能試驗(yàn)機(jī)的程序編制，可很好地控制加載和卸載過程，測(cè)試數(shù)據(jù)精度Fig.1Tensilespecimens件應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.2Stress-staincurveofnondestructivesample4Fig.3Universalmat