再生混凝土具有很好的推廣和應用價值,歷史上每次大的地震災害,都會因為房屋嚴重破壞或倒塌,造成巨大的經濟損失和人員傷亡,同時也產生了大量的建筑廢物,再生混凝土結構可以用于地震災后重建中。當前,國內外對再生混凝土結構性能的研究相對較少,再生混凝土結構主要是參照現代國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010的條文規定進行設計的,而《建筑抗震設計規范》GB50011也沒有專門針對再生混凝土結構抗震設計的相應條文,這對再生混凝土結構在具有抗震設防要求區域的應用造成了一定困難,急需填補這一研究領域的空白。因此研究再生混凝土結構在不同地震水準下的破壞特征、抗震性能以及損傷評估是十分必要的,能為再生混凝土結構抗震優化設計提供重要的試驗和理論依據。
過去的幾十年里,國內外學者針對再生骨料基本性能、再生混凝土材料靜態力學性能以及再生混凝土構件靜態力學性能開展了大量的試驗和理論研究。發現,由于再生骨料和天然骨料品質的不同,再生混凝土和普通混凝土在材料性能和結構行為方面存在差異,但經過合理配合比設計后,再生混凝土的性能能夠達到國家現行相關標準的規定,再生混凝土制品可以在土木工程中廣泛推廣和應用。再生混凝土是典型的率敏感性材料,而當前有關再生混凝土在動態荷載下裂縫、強度、變形性能以及結構行為的研究還非常少。
對此,作者就動態荷載下再生混凝土強度和變形受應變率影響的變化規律、不同地震動下再生混凝土結構的動力特性、地震反應和抗震能力等方面進行了較為系統的試驗研究和數值分析。通過動態試驗,提出了再生混凝土力學性能參數率相關性模型,建議了再生混凝土率型本構關系模型;通過振動臺試驗,描述了再生混凝土框架結構梁、柱的裂縫發展情況;分析了結構在不同地震水準下的破壞特征和機理;通過白噪聲試驗得到了模型的自振頻率、阻尼比、結構振型等動力特性參數,并分析了它們隨著結構裂縫和非彈性變形發展的變化規律;通過結構反應隨地面加速度峰值變化的分布規律,建立了剪重比、樓層剪力和基底傾覆力矩模型,為再生混凝土框架結構抗震設計提供基礎;提出了再生混凝土框架結構恢復力模型,并給出了恢復力模型的滯回規則;采用有限元數值模擬方法,完成了再生混凝土結構動力非線性分析,通過變參數分析,比較了再生混凝土和普通混凝土框架結構的抗震性能;在試驗研究和理論分析基礎上,開展再生混凝土框架結構在不同地震動下的損傷評估,取得了一些初步的研究成果。建議了再生混凝土框架結構地震破壞等級劃分標準,明確了基于破壞極限狀態的再生混凝土框架結構抗震性能水平劃分依據;給出了結構地震破壞等級與量化指標之間的對應關系。