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鋼材二次加載和卸載時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的計算公式。用轉(zhuǎn)動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)動剛度計算公式，提出了可用于受損鋼結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的計算模型。算例分析表明，截面受損降低了結(jié)構(gòu)的剛度，在實際工程應(yīng)用時不容忽視。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；損傷；實驗；力學(xué)模型；轉(zhuǎn)動彈簧模型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，我國南方經(jīng)歷了一場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。目前，對此類結(jié)構(gòu)安全可靠性的評估通常是參考《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》[6]中的相關(guān)要求，從構(gòu)件和節(jié)點的層面去評估，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]，而未考慮損傷對截面、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的不利影響，難以真實反映結(jié)構(gòu)的實際力學(xué)性能。2本文從受損鋼材的力學(xué)性能實驗研究著手，分析損傷對鋼材力學(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，研究損傷對鋼結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響。2受損鋼材力學(xué)性能實驗2.1試件設(shè)計研究試件在不同損傷程度情況下的二次加載和卸載時的力學(xué)性能。根據(jù)根據(jù)對該批試件的實驗測試結(jié)果，測得試件在屈服階段結(jié)束時的變形鋼材不同的受損情況，將此8組試件分別在實驗機上拉伸，使其初始變m別，并測得各試件的原始彈性模量E0。初拉伸實驗完成后，根據(jù)不同分組情況，將各組試件分別進行二次加載和卸載，測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實驗測試采用型號為CMT5105的微機控制電子萬能試驗機，其最大負荷為100kN，精度為0.5級。采用電子引伸計記錄試件在加載和卸載過程中的變3萬能試驗機的程序編制，可很好地控制加載和卸載過程，測試數(shù)據(jù)精度Fig.1Tensilespecimens件應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.2Stress-staincurveofnondestructivesample4Fig.3Universalmat