[发明专利]一种变形循环损伤计算方法

说明书

本发明公开了一种变形循环损伤计算方法，包括以下步骤：根据荷载位移曲线建立第一条骨架曲线和第二条骨架曲线；确定骨架曲线的无损伤斜率k₁，骨架曲线的峰值荷载P_m，试件的破坏点；确定每一级位移控制下的特征荷载P_Ei、P_Ri、P_Ci和P_△i；根据损伤计算公式确定损伤值D_di、D_Ci和D_Ri。本发明利用试验加载所得的荷载位移曲线，将承载力作为评估损伤状况的基本因素，以加载初始点为损伤起点或自定义损伤起点，并考虑了在相同位移下，循环加载对试件损伤的影响，为结构地震损伤研究提供新方法、新思路。

技术领域

本发明属于结构损伤计算领域，尤其涉及一种变形循环损伤计算方法。

背景技术

由于地震作用将会引起建筑结构的损伤，且其损伤随着循环次数的增加而逐渐累积，故建筑结构经受多次地震损伤后将对其在后续服役期间的承载能力和剩余寿命产生重大影响。并且结构在地震作用下的损伤计算方法是结构抗震设计的理论基础，其内部损伤状况是结构震后加固的重要依据。因此，正确掌握结构在地震作用下损伤水平，以及寻求合理的计算方法定量描述结构构件在地震作用下的损伤程度对于结构抗震设计和震害评估具有重大意义。

目前，损伤计算方法存在以下不足：1)现有的计算方法较为复杂，且损伤起点的定义与实际不符合；2)很少研究针对于试件的循环损伤，不足以反映实际地震中的结构破坏与损伤程度。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明通过对建筑结构的损伤计算方法进行统计分析，并对已有损伤计算方法优缺点进行总结，最终基于现有损伤计算方法的不足，提出了一种变形循环损伤计算方法。

技术方案：一种变形循环损伤计算方法，包括以下步骤：

步骤1)建立第一条骨架曲线和第二条骨架曲线；所述的第一条骨架曲线和第二条骨架曲线是由荷载位移曲线确定的；在抗震试验研究，可采用先荷载控制、后位移控制的加载制度：每级荷载控制下，只加载一次；每级位移控制下，需循环加载三次；根据该加载制度对试件进行加载，得到荷载位移曲线；由于在位移控制阶段，每级位移控制下循环加载三遍，所以在荷载位移曲线中每级位移控制下有三个滞回环；

将荷载控制阶段加载滞回环的最高点与每级位移控制加载中第一个滞回环的最高点的连线确定为第一条骨架曲线，假设其函数表达式为P＝f₁(△_i)；将荷载控制阶段加载滞回环的最高点与每级位移控制加载中第三个滞回环的最高点的连线确定为第二条骨架曲线，假设其函数表达式为P＝f₂(△_i)；

步骤2)确定试件的损伤起点，根据损伤起点确定无损伤斜率k₁，无损伤直线函数表达式为P＝k₁△_i；确定试件破坏点得到损伤时的荷载；

步骤3)确定每一级位移控制下的总剩余荷载P_Ei、第三循环剩余荷载P_Ri、循环效耗荷载P_Ci、位移效耗荷载P_△i；P_Ei为同一位移状态下试件无损伤时的承载力与损伤时的荷载之差；P_Ri为试件加载到第i级位移控制下第三个循环时的承载力与损伤时的荷载之差；P_Ci为循环造成的承载力损失的累加，是第一条骨架曲线与第二条骨架曲线在各级位移控制下差值的累加，即P_△i为位移增加造成的承载力的损失，由下式得：P_△i＝P_Ei－P_Ri－P_Ci；负向加载的与正向加载的取值相同；

步骤4)根据损伤计算公式确定损伤值D_di、D_Ci和D_Ri；