第五章结构动力特性及其模型化.ppt

主要内容： 一、恢复力曲线的实验拟合法 二、几个重要的恢复力曲线模型 5.5.5 恢复力模型 一、恢复力曲线的实验拟合法 实验拟合法是根据实验散点图，利用一定的数 学模型，定量地确定出骨架曲线和不同控制变形下 的标准滞回环，然后将骨架曲线和各标准滞回环结 合起来组成恢复力曲线，并利用不同控制变形下的 标准滞回环相比较，确定反复加荷时的退化规律。 实验拟合法所依据的背景一般是周期性的拟静 力试验。 5.5.5 恢复力模型 一、恢复力曲线的实验拟合法 1、骨架曲线 采用无量纲坐标，将实验数据点在 δ / δy ? P/ Py 图 上。这里 δ y , Py 分别表示屈服变形和屈服荷载。 从图上可见，屈服之前，轴力对骨架曲线的影 响不大；在A点，实验点的趋势有一明显转折；屈 服之后，离散性较大， 总的趋势是随轴力的 增加，延性段逐渐减 小，下降段斜率逐渐 增加。于是可用四折 线来表示骨架曲线。 5.5.5 恢复力模型 一、恢复力曲线的实验拟合法 2、标准滞回环 与上述做法类似，可以得到近屈服点和近极限 点处的两种标准滞回环。 5.5.5 恢复力模型 一、恢复力曲线的实验拟合法 3、刚度退化规律 以屈服滞回环的刚度为Ky，以极限滞回环的刚 度为Ku ，则退化刚度KT可表示为： (1 ? δ / δ u ) KT = Ku + (K y ? Ku ) (1 ? δ y / δ u ) 上 式 表 明 ， 刚度 退化随 δ绝 对值的增 加而发 展。 应该指出，由于从实验拟合的角度出发，上式同时 表达了滞回环各线段的刚度退化规律，对应于图的 各线段，刚度Ky与Ku分别由相应公式取值。 把骨架曲线、标准滞回环、刚度退化规律相结 合，就可以组成一个较为完整的恢复力模型。 5.5.5 恢复力模型 退化三线性模型 5.5 结构动力性能 本节主要内容： 地震作用下结构的受力和变形特点 动力性能的一般特性 基本构件的动力特性 整体结构的动力性能 恢复力曲线模型 5.5.2 动力性能的一般特性 主要内容： 一、动力弹性模量与动力极限强度 二、恢复力曲线 三、强度退化与刚度退化 四、裂面效应与包兴格效应 一、动力弹性模量与动力极限强度 结构材料承受动荷载时的性能与承受静荷载时 的性能往往有较大的差别。 动力弹性模量高于静力弹性模量。 动力极限强度也高于静力极限强度。 5.5.2 动力性能的一般特性 二、恢复力曲线 滞回曲线：结构或构件在力循环往复作用下得到的力--变形曲线。 骨架曲线：滞回曲线的外包络线。多数情况中，骨架曲线与单调加载的力－变形曲线基本一致。 恢复力曲线：滞回曲线 与骨架曲线合称为恢复力曲 线，它表示构件或结构的变 形履历过程。 5.5.2 动力性能的一般特性 二、恢复力曲线 恢复力代表构件或 结构在外荷载去除后恢 复原来形状的能力。 循环往复加载：正 向加载--卸载--反向加 载--反向卸载--再正向 加载 重复加载：加载-- 卸载--再加载 5.5.2 动力性能的一般特性 三、强度退化与刚度退化 在循环往复荷载作用 下，当保持相同的峰点位 移时，常常出现峰值荷载 随循环次数增多而降低的 现象，称作强度退化。 5.5.2 动力性能的一般特性 三、强度退化与刚度退化 当保持相同的峰值荷 载时，峰点位移往往随循 环次数增加而增加，称作 刚度退化。 退化性质反映结构累 积损伤的影响，是结构动 力性能的重要特性之一。 5.5.2 动力性能的一般特性 四、裂面效应与包兴格效应 裂面效应即裂面接触 效应，也就是在反复荷载 下的钢混材料，开裂的砼 再受压时，具有裂面局部 接触以传递压力的效应。 造成裂面效应的根本 原因是在裂面重新受压 时，骨料咬合作用使裂缝 在完全闭合之前就已传递 较大的压力。试验指出， 裂缝越宽，裂面接触效应 越显著。 5.5.2 动力性能的一般特性 四、裂面效应与包兴格效应 循环往复加荷荷载变位曲线的另一特点是屈 服后反向加载时应力可能明显降低，这一现象称 之为包兴格效应。 包兴格效应的一个表征——拉伸方向的塑性 变形导致了材料压缩屈服应力的降低，在应力应 变曲线上呈现出拉压不对称性。 5.5.2 动力性能的一般特性 5.5.3 基本构件的动力特性 本节主要内容： 地震作用下结构的受力和变形特点 动力性能的一般特性 基本构件的动力特性 整体结构的动力性能 恢复力曲线模型 一、钢筋混凝土构件 1、受弯构件 受弯构件：受弯构件是指没有轴力影响，且以 弯矩作用为主的梁式构件。 在循环往复荷载下的破坏属于纤维性破坏，即 受拉钢筋超过屈服应力后受压钢筋压曲而破坏，因 此，构件具有较大的延性。 对比试验表明，对称配筋梁具有较好的延性， 耗能能力亦较非对称配筋梁好。 加密箍筋可以增加耗能能力，但不能完全消除 捏拢现象。 5.5.3 基