本發(fā)明屬于剪力墻性能研究技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種判斷剪力墻混凝土與鋼筋之間的協(xié)同工作失效的方法。

背景技術(shù)：

鋼筋混凝土剪力墻的破壞準(zhǔn)則對(duì)剪力墻的抗震性能研究具有重要的理論意義?，F(xiàn)階段鋼筋混凝土剪力墻的破壞準(zhǔn)則主要可以分為微觀和宏觀兩類：微觀是根據(jù)鋼筋和混凝土材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行分析，宏觀是根據(jù)混凝土剪力墻的位移或能量進(jìn)行分析。就剪力墻的破壞準(zhǔn)則，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究，但均未能回答如何判斷混凝土與鋼筋之間的協(xié)同工作失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種判斷剪力墻混凝土與鋼筋之間的協(xié)同工作失效的方法。

為此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種判斷剪力墻混凝土與鋼筋之間的協(xié)同工作是否失效的方法，包括：

提供破壞準(zhǔn)則計(jì)算公式：

其中，w為混凝土的總應(yīng)變能，lgw為混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能，(lgw)n+1為第n+1個(gè)荷載步混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能，(lgw)n為第n個(gè)荷載步混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能，k為破壞階段對(duì)數(shù)應(yīng)變能曲線的斜率；

依據(jù)該破壞準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)剪力墻混凝土的應(yīng)變能滿足該破壞準(zhǔn)則公式時(shí)，判定所述剪力墻的混凝土與鋼筋之間的協(xié)同工作失效。

優(yōu)選的是，所述的判斷剪力墻混凝土與鋼筋之間的協(xié)同工作失效的方法中，獲得所述混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能lgw的過程包括如下步驟：

(1)測(cè)量剪力墻在低周往復(fù)荷載下，墻面混凝土各點(diǎn)的應(yīng)變?chǔ)舏；

(2)求t時(shí)刻各測(cè)點(diǎn)的彈性應(yīng)變能式中，wi為各測(cè)點(diǎn)彈性應(yīng)變能，e為混凝土的彈性模量，εi為各個(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變；

(3)將各點(diǎn)彈性應(yīng)變能相加，得到總彈性應(yīng)變能將所述總彈性應(yīng)變能視為等于混凝土的總應(yīng)變能；

(4)求總應(yīng)變能w以10為底的對(duì)數(shù)，得到所述混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能lgw。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

從本發(fā)明提出的破壞準(zhǔn)則可以看出，本發(fā)明首次提出混凝土對(duì)數(shù)應(yīng)變能的概念，并根據(jù)混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能曲線將混凝土剪力墻在往復(fù)荷載作用下的工作狀態(tài)劃分為三個(gè)階段：線性階段、穩(wěn)定階段和后破壞階段，將穩(wěn)定階段和后破壞階段的分界點(diǎn)命名為破壞點(diǎn)。

提出了描述鋼筋混凝土構(gòu)件延性的新方法。在相同的試驗(yàn)條件下，混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能曲線穩(wěn)定階段越長(zhǎng)，穩(wěn)定階段單次波動(dòng)的波幅越大，說明構(gòu)件延性越好。

本發(fā)明首次給出判斷鋼筋混凝土剪力墻構(gòu)件中鋼筋和混凝土協(xié)同工作失效的顯式表達(dá)，為鋼筋混凝土剪力墻提出全新的機(jī)理性破壞準(zhǔn)則。明確了累積損傷對(duì)構(gòu)件破壞的影響。該準(zhǔn)則物理意義明確，簡(jiǎn)潔直觀且便于應(yīng)用，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

本發(fā)明證明了剪力墻混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能隨荷載往復(fù)僅產(chǎn)生有限的微小波動(dòng)，即混凝土的彈性應(yīng)變能與內(nèi)力沒有直接關(guān)系，對(duì)試件破壞起控制作用的是應(yīng)變能而不是內(nèi)力。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1為混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能隨荷載步的變化規(guī)律圖：

圖1a為試件1的混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能隨荷載步的變化規(guī)律圖；

圖1b為試件2的混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能隨荷載步的變化規(guī)律圖；

圖1c為試件3的混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能隨荷載步的變化規(guī)律圖；

圖1d為試件4的混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能隨荷載步的變化規(guī)律圖；

圖1e為試件5的混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能隨荷載步的變化規(guī)律圖；

圖1f為試件6的混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能隨荷載步的變化規(guī)律圖；

圖1g為試件7的混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能隨荷載步的變化規(guī)律圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。

本發(fā)明提供一種判斷剪力墻混凝土與鋼筋之間的協(xié)同工作失效的方法，包括：

提供破壞準(zhǔn)則計(jì)算公式：

其中，w為混凝土的總應(yīng)變能，lgw為混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能，(lgw)n+1為第n+1個(gè)荷載步混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能，(lgw)n為第n個(gè)荷載步混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能，k為破壞階段對(duì)數(shù)應(yīng)變能曲線的斜率；

依據(jù)該破壞準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)剪力墻混凝土的應(yīng)變能滿足該破壞準(zhǔn)則公式時(shí)，判定所述剪力墻的混凝土與鋼筋之間的協(xié)同工作失效。

在上述方案中，作為優(yōu)選，該判斷剪力墻混凝土與鋼筋之間的協(xié)同工作失效的方法中，獲得所述混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能lgw的過程包括如下步驟：

(1)測(cè)量型鋼混凝土剪力墻在低周往復(fù)荷載下，墻面混凝土各點(diǎn)的應(yīng)變?chǔ)舏；

(2)求t時(shí)刻各測(cè)點(diǎn)的彈性應(yīng)變能式中，wi為各測(cè)點(diǎn)彈性應(yīng)變能，e為混凝土的彈性模量，εi為各個(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變；

(3)將各點(diǎn)彈性應(yīng)變能相加，得到總彈性應(yīng)變能將所述總彈性應(yīng)變能視為等于混凝土的總應(yīng)變能；

(4)求總應(yīng)變能w以10為底的對(duì)數(shù)，得到所述混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能lgw。

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)提供如下的實(shí)施例。

在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，一種判斷剪力墻混凝土與鋼筋之間的協(xié)同工作失效的方法，包括：

1.測(cè)量型鋼混凝土剪力墻在低周往復(fù)荷載下，墻面混凝土各點(diǎn)的應(yīng)變?chǔ)舏。

2.求t時(shí)刻各測(cè)點(diǎn)的彈性應(yīng)變能式中，wi為各測(cè)點(diǎn)彈性應(yīng)變能，e為混凝土的彈性模量，εi為各個(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變。

3.將各點(diǎn)彈性應(yīng)變能相加，得到總彈性應(yīng)變能由于混凝土是脆性材料，幾乎沒有塑性變形，因而總彈性應(yīng)變能可近似看成是混凝土的總應(yīng)變能。

4.求總應(yīng)變能w以10為底的對(duì)數(shù)，lgw稱為混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能。

分析圖1(圖1a～圖1g)曲線能夠歸納出，在構(gòu)件加載初期，混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能呈線性增長(zhǎng)，混凝土處于彈性狀態(tài)，稱為線性階段。隨后，混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能局部表現(xiàn)為隨荷載的往復(fù)變化呈現(xiàn)出明顯的往復(fù)波動(dòng)；而總體上混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能由于損傷的累積逐漸、緩慢、連續(xù)地增大，直觀上表現(xiàn)為裂縫的不斷出現(xiàn)和開展。雖然混凝土是脆性材料，但在這一階段，混凝土與鋼筋協(xié)同工作良好，表現(xiàn)出穩(wěn)定的滯回性能，稱為穩(wěn)定階段。伴隨著損傷積累和荷載不斷增大，對(duì)數(shù)應(yīng)變能在某點(diǎn)發(fā)生階躍，即對(duì)數(shù)應(yīng)變能在前后兩個(gè)荷載步發(fā)生突變，突變值通常大于1，即混凝土的應(yīng)變能突然增大了10倍以上。在對(duì)數(shù)應(yīng)變能發(fā)生突變后，試件通常還能繼續(xù)承載一個(gè)階段，但此時(shí)對(duì)數(shù)應(yīng)變能隨荷載往復(fù)變化已無明顯波動(dòng)，對(duì)數(shù)應(yīng)變能曲線的斜率近似為0。在這一階段，混凝土與鋼筋的協(xié)同工作已經(jīng)失效，試件繼續(xù)承載是以鋼筋發(fā)生明顯的塑性變形和混凝土局部粉碎和大面積剝落為前提，試件無法保持正常使用，可以判定為失效，稱為后破壞階段，突變點(diǎn)稱為破壞點(diǎn)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)和分析，提出鋼筋混凝土剪力墻基于對(duì)數(shù)應(yīng)變能的破壞準(zhǔn)則：

式中，(lgw)n+1——第n+1個(gè)荷載步混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能，

(lgw)n——第n個(gè)荷載步混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能，

k——后破壞階段對(duì)數(shù)應(yīng)變能曲線的斜率。

需要說明，彈性階段，由于混凝土的局部破壞和開裂，混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能也可能出現(xiàn)較大的跳躍增長(zhǎng)，但構(gòu)件整體處于彈性工作狀態(tài)，混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能還能夠繼續(xù)增長(zhǎng)，這是區(qū)別于試件破壞時(shí)混凝土對(duì)數(shù)應(yīng)變能突變的一個(gè)顯著特征。

本申請(qǐng)?zhí)岢龅募袅诨炷翆?duì)數(shù)應(yīng)變能的破壞準(zhǔn)則，具有以下意義：

1.首次提出混凝土對(duì)數(shù)應(yīng)變能的概念，并根據(jù)混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能曲線將混凝土剪力墻在往復(fù)荷載作用下的工作狀態(tài)劃分為三個(gè)階段：線性階段、穩(wěn)定階段和后破壞階段，將穩(wěn)定階段和后破壞階段的分界點(diǎn)命名為破壞點(diǎn)。

2.提出了描述鋼筋混凝土構(gòu)件延性的新方法。在相同的試驗(yàn)條件下，混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能曲線穩(wěn)定階段越長(zhǎng)，穩(wěn)定階段單次波動(dòng)的波幅越大，說明構(gòu)件延性越好。

3.首次給出判斷混凝土剪力墻構(gòu)件鋼筋和混凝土協(xié)同工作失效的顯式表達(dá)。明確了累積損傷對(duì)構(gòu)件的影響，避免了經(jīng)驗(yàn)判斷和回歸分析。該準(zhǔn)則物理意義明確，簡(jiǎn)潔直觀且便于應(yīng)用，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

4.證明了剪力墻混凝土的對(duì)數(shù)應(yīng)變能隨荷載往復(fù)僅產(chǎn)生有限的微小波動(dòng)，即混凝土的彈性應(yīng)變能與內(nèi)力沒有直接關(guān)系，對(duì)試件破壞起控制作用的是應(yīng)變能而不是內(nèi)力。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。