鋼筋混凝土連梁震后安全性鑒定新方法試驗(yàn)研究

劉軍龍 代晶輝 郭巒川 張亮泉

(1.黑龍江省建設(shè)集團(tuán)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150046；2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)能源與建筑工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028； 3.東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

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鋼筋混凝土連梁震后安全性鑒定新方法試驗(yàn)研究

劉軍龍1代晶輝2郭巒川3張亮泉3

(1.黑龍江省建設(shè)集團(tuán)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150046；2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)能源與建筑工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028； 3.東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

以鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)為研究對象，通過對4片連梁的低周往復(fù)加載試驗(yàn)，記錄了每級控制位移下的損傷現(xiàn)象，并計(jì)算了對應(yīng)的損傷指數(shù)，建立了構(gòu)件典型損傷現(xiàn)象和損傷指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，從而對鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷鑒定。

連梁，安全性鑒定，損傷指數(shù)，震損現(xiàn)象

0 引言

GB 18208.2—2001地震現(xiàn)場工作 第二部分：建筑物安全鑒定[1]對不同類型結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生不同等級損傷的宏觀現(xiàn)象基本都是描述性語言，沒有定量的標(biāo)準(zhǔn)，如果根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對建筑物進(jìn)行安全鑒定就存在由于鑒定人對這些描述性語言理解的不同而出現(xiàn)鑒定結(jié)果的主觀偏差。因此，本文通過對鋼筋混凝土連梁構(gòu)件進(jìn)行低周往復(fù)試驗(yàn)，記錄每級加載的級別的損傷情況，并計(jì)算對應(yīng)的損傷指數(shù)，為地震現(xiàn)場的損傷鑒定提供定量參考。

1 鋼筋混凝土連梁擬靜力試驗(yàn)

國內(nèi)外研究者做了很多普通鋼筋混凝土連梁的抗震性能試驗(yàn)[2-4]，由于研究目的的不同，他們更多的是聚焦試件破壞的最終形態(tài)和不同設(shè)計(jì)參數(shù)對抗震性能的影響，而對應(yīng)于不同加載工況出現(xiàn)的損傷現(xiàn)象很少有記錄，每級損傷指數(shù)和損傷現(xiàn)象的對應(yīng)關(guān)系關(guān)注的就更少，這正是本次試驗(yàn)的目的。

1.1 連梁試件設(shè)計(jì)

試驗(yàn)中的試件選型取自哈爾濱某小區(qū)一棟18層剪力墻結(jié)構(gòu)

住宅，4根連梁試件縮尺比為1∶1.75。其中試件考慮跨高比和配箍率的影響，并且設(shè)計(jì)了一個(gè)用于對比研究的標(biāo)準(zhǔn)試件CB1(見圖1)，其設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 連梁設(shè)計(jì)參數(shù)表

試件編號CB1CB2CB3CB4試件說明標(biāo)準(zhǔn)試件跨高比1.0跨高比3.0配箍率改變連梁跨度/mm8004001200800連梁高度/mm400400400400連梁縱筋3?123?123?123?12連梁箍筋?8@100?8@100?8@100?6@100

1.2 材料性能

混凝土采用C30細(xì)石混凝土立方體抗壓強(qiáng)度平均值46.6 MPa，立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值39.1 MPa。試件的縱筋采用φ12屈服強(qiáng)度509 MPa，極限強(qiáng)度637 MPa；箍筋采用φ8屈服強(qiáng)度438 MPa，極限強(qiáng)度467 MPa，φ6屈服強(qiáng)度511 MPa，極限強(qiáng)度602 MPa，這些材料的性能試驗(yàn)均在東北林業(yè)大學(xué)完成。

1.3 加載裝置和加載制度

連梁加載采用四連桿機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能確保連梁兩端相對平動，50 t電液伺服作動器作用于水平方向。試驗(yàn)開始時(shí)施加較小位移，觀察試件開裂情況，試件開裂位移為Δy，開裂后加載按照Δy的倍數(shù)進(jìn)行，試件強(qiáng)度下降到最大荷載的85%時(shí)，試件破壞，停止試驗(yàn)。連梁加載裝置圖見圖2。

1.4 測點(diǎn)布置

應(yīng)變測點(diǎn)布置：縱筋和水平分布筋及箍筋等塑性鉸區(qū)布置較多的應(yīng)變片，用于監(jiān)測鋼筋是否屈服。

位移測點(diǎn)布置：拉線位移計(jì)和頂桿位移計(jì)布置于垂直方向，為了估算底座的轉(zhuǎn)動，底座位置布置了頂桿位移計(jì)(如圖3所示)。

1.5 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)所得4根連梁滯回曲線如圖4所示。

從圖4中可以看出，CB4試件在試驗(yàn)過程中作動器出現(xiàn)了失控的情況，其滯回曲線在正向8 mm加載過程中出現(xiàn)了加載過度的情況，所以此試件的破壞現(xiàn)象以負(fù)向的為準(zhǔn)。從其他三個(gè)試件的滯回曲線可以看出，隨著跨高比的增加，承載力極限值明顯減小，延性顯著提升，滯回曲線所圍成的面積增大，耗能能力增強(qiáng)，在達(dá)到最大承載力后強(qiáng)度緩慢下降，試件更趨近于延性破壞。

對比CB1，CB4的滯回曲線可以看出，隨著試件配筋率的減少，承載力極限值降低較為明顯，延性明顯隨之降低，滯回曲線所圍成的面積減小，耗能能力減弱，在達(dá)到最大承載力后強(qiáng)度加速下降，試件更趨近于脆性破壞。

2 損傷現(xiàn)象與損傷指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系

文中評定連梁損傷程度的參數(shù)采用修正的Park-Ang損傷指標(biāo)[5]。通過計(jì)算得出每級控制位移下構(gòu)件的損傷指數(shù)并標(biāo)記在試件的骨架曲線上，便可以得到損傷現(xiàn)象與損傷指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，圖5給出了試件CB1損傷現(xiàn)象與損傷指數(shù)對應(yīng)關(guān)系。

表2給出了損傷現(xiàn)象與損傷指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，并給出了試件的損傷狀態(tài)。由于篇幅原因其余試件損傷指數(shù)和損傷現(xiàn)象的對應(yīng)關(guān)系筆者沒有一一列出。

表2 CB1損傷指數(shù)和損傷現(xiàn)象的對應(yīng)關(guān)系

3 結(jié)語

基于Park-Ang損傷指數(shù)，本文提出了一套鋼筋混凝土連梁震后安全性鑒定的新方法。通過對4根連梁進(jìn)行低周往復(fù)荷載試驗(yàn)，記錄每級加載后的損傷現(xiàn)象，并計(jì)算損傷指數(shù)，給出了其一一對應(yīng)關(guān)系，試驗(yàn)表明：隨著跨高比的增加，連梁延性增加明顯，承載力下降明顯；隨著箍筋配筋率減少，連梁承載力和延性均下降明顯。另外，損傷現(xiàn)象與損傷指數(shù)具有一一對應(yīng)的關(guān)系，可以通過對比現(xiàn)場震損現(xiàn)象，確定具體構(gòu)件的損傷指數(shù)。

[1] GB 18208.2—2001，地震現(xiàn)場工作 第二部分:建筑物安全鑒定[S].

[2] 鄭山鎖,侯丕吉,李 磊,等.RC剪力墻地震損傷試驗(yàn)研究[J].土木工程學(xué)報(bào),2012,45(2):51-59.

[3] 龔治國,呂西林,姬守中.不同邊緣構(gòu)件約束剪力墻抗震性能試驗(yàn)研究[J].結(jié)構(gòu)工程師,2006,22(1):56-61.

[4] 章紅梅,呂西林,魯 亮,等.邊緣約束構(gòu)件對鋼筋混凝土剪力墻抗震性能的影響[J].地震工程與工程振動,2007,27(1):92-98.

[5] Park Y J,Ang A H S.Mechanistic seismic damage model for reinforced concrete[J].Journal of Structural Engineering,1985(111):722-739.

A new method of safety assessment of reinforced concrete coupling beams after earthquakes

Liu Junlong1Dai Jinghui2Guo Luanchuan3Zhang Liangquan3

(1.HeilongjiangConstructionGroupCo.,Ltd,Harbin150046,China; 2.SchoolofEnergyandCivilEngineering,HarbinUniversityofCommerce,Harbin150028,China; 3.SchoolofCivilEngineering,NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

Taking the reinforced concrete shear wall structure as the research object, through the low cyclic loading test of 4 pieces of coupling beams, record each level control displacement damage photographs, calculate the damage index of the corresponding, typical component damage and damage index is established corresponding relation, then based on component damage index, to RC wall structure damage identification.

coupling beams, safety assessment, damage index, damage phenomenon

1009-6825(2016)28-0036-03

2016-07-25

劉軍龍(1979- )，男，博士，高級工程師； 代晶輝(1978- )，女，副教授; 郭巒川(1991- )，男，在讀碩士；

TU317

A

張亮泉(1974- )，男，博士，碩士生導(dǎo)師，副教授