鋼筋活性粉末混凝土框架邊節點恢復力模型

崔建華

【摘 ?要】在分析了7個鋼筋活性粉末混凝土框架邊節點試件滯回曲線和骨架曲線特性的基礎上，采用理論分析和數據擬合方法，給出了建議此類節點在復合作用下使用的骨架曲線模型和能反映剛度退化規律的滯回規則。以上恢復力模型可以較好地反映出此類節點的破壞過程和主要特征點。

【關鍵詞】恢復力模型;邊節點;活性粉末混凝土

恢復力模型，作為一種可以用于結構彈塑性動力分析時的實用數學模型，是將鋼筋混凝土構件擬靜力加載試驗得到的力-變形關系曲線通過適當地抽象、簡化然后得到的。目前，比較典型的模型有clough模型[1]，Takeda模型[2]等。但這些模型及參數的確定均主要針對鋼筋常規混凝土結構，而活性粉末混凝土各項性能明顯優于常規混凝土[3]，所以以往的這些傳統恢復力模型并不能完全適用于鋼筋活性粉末混凝土結構。

一、骨架曲線模型

試驗所得的7個試件的梁自由端荷載-位移滯回曲線和由各試件滯回曲線各滯回環峰值點連線構成的骨架曲線如文獻[4]所示。可以發現，7個試件的荷載-位移關系曲線各不相同，不能用統一的公式進行描述，所以本節考慮將7個試件滯回曲線中的各卸載點坐標進行無量綱化處理，用（ ， ）表示。其中， 、 分別表示各卸載點梁端的荷載和對應于 的位移; 、 分別表示試驗測得的框架邊節點梁自由端所施加的最大豎向荷載和對應于 的位移，“+”表示正向，“-”表示負向。考慮到7個試件在屈服以后均存在剛度退化，本節建議將無量綱化處理的骨架曲線簡化為三折線型骨架曲線模型。其存在6個特征點，分別為正、反向加載的屈服點 和 、正、反向加載的荷載峰值點 和 及正、反向加載的破壞點 和 ，而為了描述該骨架曲線需要確定6個折線斜率，即：線段 和 的斜率，分別表示框架邊節點在彈性階段的彈性剛度，可以由7個試件在正、反向加載屈服前的卸載剛度點擬合求得;線段 和 的斜率，分別表示框架邊節點在塑性階段的塑性剛度，可以由7個試件在正、反向加載從屈服到達到極限荷載的卸載剛度點擬合求得;線段 和線段 的斜率，分別表示框架節點在強度退化階段的剛度，可以由7個試件在正、反向加載達到極限荷載后的卸載剛度點擬合求得。三折線型骨架曲線模型中各折線的擬合方程見表1。

二、剛度退化規律

試驗過程發現，7個試件在屈服前加載剛度和卸載剛度相同，而在屈服后均出現了不同程度的加載剛度退化和卸載剛度退化。本節針對這一試驗現象給出了試件在擬靜力加載試驗過程中在低周反復荷載作用下加載剛度退化規律和卸載剛度退化規律。本條將每一個滯回環簡化為4條折線[4]1。其中， 段表示正向卸載階段，對應剛度為正向卸載剛度 ; 段表示反向加載階段，對應剛度為反向加載剛度 ; 段表示反向卸載階段，對應剛度為反向卸載剛度 ; 段表示正向加載階段，對應剛度為正向加載剛度 。

（1）正向卸載剛度

三、滯回規則

鋼筋活性粉末混凝土框架邊節點滯回規則為：

（1）框架邊節點在未屈服之前，不存在剛度退化，加載剛度和卸載剛度重合，加載和卸載路徑均沿恢復力模型骨架曲線的彈性段進行;

（2）框架邊節點在屈服之后，存在剛度退化。將每一個正向卸載點對應的位移代入式（2-1）求得正向卸載路徑的斜率，正向卸載路徑與x軸正半軸的交點就為正向卸載到力為零的點;將正向卸載到力為零的點對應的位移代入式（2-2）求得反向加載路徑的斜率，反向加載路徑與恢復力模型骨架曲線的交點就為反向卸載點;將反向卸載點對應的位移代入式

（3）反復第二步驟，就可以得到鋼筋活性粉末混凝土框架邊節點的所有滯回曲線。

四、結論

本文在試驗研究的基礎上，采用理論分析和數據擬合的方法，給出了鋼筋活性粉末混凝土框架邊節點建議使用的骨架曲線模型和能反映鋼筋活性粉末混凝土框架邊節點剛度退化規律的滯回規則。采用以上模型計算得到的骨架曲線和滯回曲線與實測結果吻合較好，能較好地反映出鋼筋活性粉末混凝土框架邊節點的破壞過程和主要特征點。

參考文獻：

[1]Clough R W，Johnston S B.Effect of stiffness degradation on earthquake ductility requirements[C].Proceedings of the 2nd Japan Earthquake Engineering Symposium.Tokyo，1966，227-232.

[2]Takeda T，Sozen M A，Nielson N N.Reinforced concrete response to stimulated earthquakes[J].Journal of structural division，ASCE，1970，1970（ST12）：2557-2572.

[3]Richard P，Cheyrezy M.Composition of Reactive Powder Concretes[J].Cement and Concrete Research.1995，25（7）：1501-1511.

[4]崔建華.鋼筋活性粉末混凝土框架邊節點抗震性能試驗研究[D].吉林：東北電力大學，2017.

（作者單位：廣東電網有限責任公司東莞供電局）