动力作用下钢筋本构关系研究

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1、学校代号10532学号S150100149分类号TU317密级公开硕士学位论文动力作用下钢筋本构关系研究学位申请人姓名宋炼培养单位湖南大学土木工程学院导师姓名及职称尚守平教授学科专业结构工程研究方向结构抗震论文提交日期2018年5月29日学校代号：10532学号：S150100149密级：公开湖南大学硕士学位论文动力作用下钢筋本构关系研究（本文受国家“十二五”科技支撑计划项目(2015BAL03B01)资助）学位申请人姓名：宋炼导师姓名及职称：尚守平教授培养单位：湖南大学土木工程学院专业名称：结构工程论文提

2、交日期：2018年5月29日论文答辩日期：2018年6月01日答辩委员会主席：李正农教授StudyontheConstitutiveRelationofReinforcingBarunderDynamicActionbySONGLianB.E.(ChangshaUniversityofScienceandTechnology)2013AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringi

3、nArchitectureofcivilengineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorSHANGShoupingMay,2018动力作用下钢筋本构关系研究摘要钢筋本构关系是建筑工程材料中重要的性能参数。以往的研究表明钢筋本构关系就材料本身而言与键合方式、化学成分、晶体结构等有关。众所周知，在钢结构稳定理论中，在轴力作用下，若考虑变形影响，构件的轴压（拉）刚度会变小（大），构件刚度的变化来源于构件材料刚度与截面形式的变化，因

4、此本构关系与荷载有关，然而现阶段本构关系与荷载之间却无明确的定量关系。另外在地震作用时，考虑到地震中破坏性应变幅频率在2～3Hz左右，持续时间约在30s以内，钢筋承受的是高应变低周疲劳荷载。因此在地震发生时，钢筋主要受到的是交变应力的破坏，这与在静载下钢筋的破坏是不相同的。在力学、机械与航天领域，大量研究表明钢筋是应变率敏感性材料。在高应变率下，随着应变率的提高，钢筋的屈服强度和极限强度会相应提高，因此地震作用下钢筋是一种高应变运动。然而建筑钢筋在地震作用下的应力应变曲线目前还没有引起广泛关注，在现阶段建筑

5、结构抗震设计规范中有关于动态力学性能的相关条款还没有报道。基于此，本文在考虑钢筋受力变形下，基于稳定理论推导钢筋受轴力作用下，得到钢筋本构关系受荷载影响的关系式。通过比较振动台试验原理与钢筋沥青隔震层竖向钢筋的受力原理，得到钢筋沥青隔震层的正常使用极限状态方程，采用本次与本梯队原来振动台试验得到钢筋沥青隔震层竖向钢筋的强度、位移和减震系数数据，发现该理论和试验结果高度吻合，验证了该方程的正确性。并使用MATLAB对该方程进行可靠度分析，能满足《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求，并使用ANSYS中的PDS模

6、块对该方程进行敏感度分析，得到钢筋设计参数对正常使用极限状态方程的影响，进一步得到钢筋沥青隔震层中竖向钢筋直径和高度的适用范围。通过将钢筋沥青隔震层中竖向钢筋在沥青的相互作用简化成理想轴心压杆在弹性地基上的平面内稳定问题，推导得到考虑沥青油膏下竖向钢筋的极限承载力。通过有沥青油膏与无沥青油膏的隔震层振动台试验，通过对不同试验模型的加速度、位移进行比较，进而对自振周期和阻尼比进行比较分析，得到钢筋沥青隔震层中的沥青油膏有如下效果：能减小加速度响应；能控制位移；能通过提供钢筋沥青隔震层中竖向受力钢筋的侧向支撑，

7、进而提高竖向钢筋的临界承载力；能保护竖向受力钢筋不锈蚀，提高钢筋沥青隔震层耐久性。通过模拟地震振动台试验，探究钢筋在地震作用下的动态力学性能，并对同一批次的钢筋在万能试验机上进行材性试验得到钢筋静态力学性能，通过比较动态与静态弹性模量，试验结果表明动态弹性模量并非固定不变，地震下的钢筋本构关系受两个方面的影响：荷载与钢筋应变率。II硕士学位论文关键词：钢筋本构关系；应变率；钢筋沥青隔震层；可靠度；敏感度分析III动力作用下钢筋本构关系研究AbstractTheconstitutiverelationofst

8、eelbarsisanimportantperformanceparameterinconstructionengineeringmaterials.Previousstudieshaveshownthattheconstitutiverelationofsteelbarsdependsonthebondingmethod,chemicalcomposition,crystalstructure,etc.onth