钢筋混凝土构件地震破坏率相关性与尺寸效应耦合机理研究

Quasi-static size effect problems have made certain research foundation in concrete and reinforced concrete member levels. But size effect researches on its dynamic behaviors are still at exploring stage, especially its have been blank on dynamic studies about large scale and component levels.Based on electro-hydraulic servo fast loading test results and nonlinear dynamic numerical simulation results, this subject will carry out dynamic damage studies on different section size concrete and RC similar-members within strain rates range of structural seismic response. The study will be based on quasi-static size effect research results, explore two inherent characteristic coupling mechanism between rate-dependent and size effect characteristics, reveal seismic dynamic size effect rule on RC members. Related research achievements will solve dynamic application problem about quasi-static size effect rule, especially those quasi-static test results based on large size component, and break through specimen size limit due to dynamic loading capacity is relatively small. The subject will add design basis about rate-dependent properties according to large size RC structural safety, and establish reinforced concrete structure design theories with rate-dependent and size effect coupling characteristics considered, improve its scientific and reasonable. In this research, related scientific significance and application value are very important and far reaching.

准静态尺寸效应问题在混凝土材料和钢筋混凝土构件层次取得一定研究基础，但其动态行为的尺寸效应研究还在探索阶段，尤其是大尺度和构件层次的动态研究尚属空白。本课题针对结构地震响应应变率范围，以电液伺服快速加载试验为基础，非线性动力数值模拟为补充，对不同尺寸的混凝土和钢筋混凝土相似构件开展动态破坏研究。在混凝土及钢筋混凝土构件准静态尺寸效应研究基础上，探索率相关性与尺寸效应特性两个固有特性之间的耦合机理，揭示钢筋混凝土基本构件地震动态破坏机理的尺寸效应规律。解决如何将准静态尺寸效应规律应用于动态条件，特别是涵盖大尺寸构件准静态研究成果的动态应用问题，突破由于设备动态加载能力相对较小，从而导致的动载试件尺寸限制。针对大尺寸钢筋混凝土结构安全性，补充率相关性设计依据，对现行钢筋混凝土结构设计理论提出考虑应变率效应和尺寸效应耦合影响的修正途径，提高设计科学性与合理性，具有重要的科学意义和应用价值。

准静态尺寸效应问题在混凝土材料和钢筋混凝土构件层次取得一定研究基础，但其动态行为的尺寸效应研究还在探索阶段。本项目在结构地震响应应变率范围内，探索率相关性与尺寸效应共同作用机理及其相互影响规律，为准静态尺寸效应研究成果的动态应用补充率相关性依据，完善大尺寸混凝土结构设计理论。.鉴于此，项目围绕混凝土材料、钢筋混凝土梁构件、柱构件和框架结构开展了三个层次的研究内容：其一是在混凝土材料层次开展动态力学性能的尺寸效应研究，探索混凝土材料率相关性与尺寸效应之间的相互影响。其二是在钢筋混凝土构件和结构层次开展地震动态破坏的尺寸效应特性研究，针对结构地震响应应变率范围，揭示钢筋混凝土梁构件、柱构件和框架结构加载速率相关性和尺寸效应之间的共同作用机制。其三是基于材料和构件层次研究基础，在理论层次上完善考虑动态尺寸效应影响的钢筋混凝土结构设计理论，将率相关性、尺寸效应特性、损伤累积及其共同作用机制引入现行设计理论，提高设计科学性与合理性。.具体研究工作包括如下9个方面：①、混凝土抗压强度率相关性及其尺寸效应研究；②、混凝土疲劳抗压剩余强度及其尺寸效应研究；③、钢筋混凝土梁抗弯性能率相关性及其尺寸效应研究；④、钢筋混凝土梁受弯疲劳加载及其尺寸效应特性研究；⑤、预应力筋混凝土梁受弯疲劳及其尺寸效应特性研究；⑥、钢筋混凝土梁抗剪性能率相关性及其尺寸效应研究；⑦、钢筋混凝土柱轴压性能率相关性及其尺寸效应研究；⑧钢筋混凝土柱弯压性能率相关性及其尺寸效应研究；⑨、钢筋混凝土框架结构地震响应应变率效应及其尺寸效应研究。.项目开展了一系列的试验研究、数值模拟和理论研究工作，就其加载速率相关性、损伤累积、尺寸效应特性及其相互影响机制开展研究，进一步完善了混凝土结构相关设计理论，提高设计科学性与合理性，对于准确评估大尺寸混凝土结构安全性具有深远的科学意义和研究价值。