活性粉末混凝土墩柱构件的地震损伤机理研究

活性粉末混凝土是一种具有超高强度、高韧性和高耐久性的新型水泥基复合材料。将这种材料应用于高烈度地震区的大跨度桥梁或高层及超高层建筑结构等工程建设，不仅可以有效地减小构件截面尺寸，降低结构自重和地震惯性力，还可以保证结构具有良好的位移延性能力。本项目拟通过材料的单轴及多轴加载试验研究，从分析材料的基本损伤机理出发，采用损伤变量反映微观损伤对活性粉末混凝土材料宏观力学性能劣化的影响，提出一个基于连续介质力学和不可逆热力学理论的活性粉末混凝土损伤本构模型及损伤演化方程；通过开展活性粉末混凝土墩柱配筋构件的拟静力试验及其拟动力试验，研究活性粉末混凝土墩柱构件的抗震性能及损伤机理，并应用损伤本构模型建立活性粉末混凝土墩柱构件的弹塑性地震反应分析方法。本项目的研究结果将是活性粉末混凝土复杂结构设计及抗震结构设计的理论基础。 2100433B

大型复杂结构地震灾变机理的分析理论是当前和今后结构抗震研究的热点和难点。课题组围绕大跨混凝土桥梁地震灾变机理和抗震性能，进行了理论研究和试验验证。研究内容涉及：1）文献分析，指出当前大型复杂桥梁结构地震灾变研究手段的局限性；2）理论模型，根据大跨桥梁震害机理分析的需求，发展了基于损伤本构理论模型的分析方法，给出了计算大型桥梁地震损伤分析的纤维梁模型；3）数值算法，发展了基于变分理论的损伤本构算法，编制了基于大型商业软件的二次开发子程序；4）考虑结构灾变过程中的多重非线性效应（材料、几何、损伤以及阻尼、支座等边界非线性）；5）试验验证，根据理论研究是需要，设计了21个正方形实心和空心、矩形空心截面桥墩模型，进行了拟静力试验研究，关于试验过程的数值模拟显示，给出的理论模型是合理的。 2100433B

本项目拟对含缺陷自动铺丝复合材料构件的损伤失效机理和承载能力开展研究，针对含间隙、重叠、间隙/重叠、扭曲波纹四种典型纤维铺放缺陷，开展复合材料板壳的损伤演化行为的实验研究；发展典型缺陷相应的损伤断裂力学理论，建立适用的损伤分析模型来分析其损伤演变规律和失效行为；发展变角度铺设、变刚度层合结构的刚度计算理论，提出相应的有限元分析方法；针对预设不同铺放缺陷形式的加筋板壳结构，开展其屈曲和后屈曲过程中的损伤失效行为和承载能力研究，为含缺陷自动铺丝复合材料构件的力学性能评估提供分析工具。