再生混凝土具有很好的推广和应用价值,历史上每次大的地震灾害,都会因为房屋严重破坏或倒塌,造成巨大的经济损失和人员伤亡,同时也产生了大量的建筑废物,再生混凝土结构可以用于地震灾后重建中。当前,国内外对再生混凝土结构性能的研究相对较少,再生混凝土结构主要是参照现代国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的条文规定进行设计的,而《建筑抗震设计规范》GB50011也没有专门针对再生混凝土结构抗震设计的相应条文,这对再生混凝土结构在具有抗震设防要求区域的应用造成了一定困难,急需填补这一研究领域的空白。因此研究再生混凝土结构在不同地震水准下的破坏特征、抗震性能以及损伤评估是十分必要的,能为再生混凝土结构抗震优化设计提供重要的试验和理论依据。
过去的几十年里,国内外学者针对再生骨料基本性能、再生混凝土材料静态力学性能以及再生混凝土构件静态力学性能开展了大量的试验和理论研究。发现,由于再生骨料和天然骨料品质的不同,再生混凝土和普通混凝土在材料性能和结构行为方面存在差异,但经过合理配合比设计后,再生混凝土的性能能够达到国家现行相关标准的规定,再生混凝土制品可以在土木工程中广泛推广和应用。再生混凝土是典型的率敏感性材料,而当前有关再生混凝土在动态荷载下裂缝、强度、变形性能以及结构行为的研究还非常少。
对此,作者就动态荷载下再生混凝土强度和变形受应变率影响的变化规律、不同地震动下再生混凝土结构的动力特性、地震反应和抗震能力等方面进行了较为系统的试验研究和数值分析。通过动态试验,提出了再生混凝土力学性能参数率相关性模型,建议了再生混凝土率型本构关系模型;通过振动台试验,描述了再生混凝土框架结构梁、柱的裂缝发展情况;分析了结构在不同地震水准下的破坏特征和机理;通过白噪声试验得到了模型的自振频率、阻尼比、结构振型等动力特性参数,并分析了它们随着结构裂缝和非弹性变形发展的变化规律;通过结构反应随地面加速度峰值变化的分布规律,建立了剪重比、楼层剪力和基底倾覆力矩模型,为再生混凝土框架结构抗震设计提供基础;提出了再生混凝土框架结构恢复力模型,并给出了恢复力模型的滞回规则;采用有限元数值模拟方法,完成了再生混凝土结构动力非线性分析,通过变参数分析,比较了再生混凝土和普通混凝土框架结构的抗震性能;在试验研究和理论分析基础上,开展再生混凝土框架结构在不同地震动下的损伤评估,取得了一些初步的研究成果。建议了再生混凝土框架结构地震破坏等级划分标准,明确了基于破坏极限状态的再生混凝土框架结构抗震性能水平划分依据;给出了结构地震破坏等级与量化指标之间的对应关系。