《Engineering Structures》：Framework for crack-based assessment of compression capacity of shear-damaged RC columns
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•采用两个自由度来模拟沿剪切裂缝发生的柱轴向破坏。•该模型考虑了裂缝的运动学以及裂缝中的各种抗力机制。•该模型捕捉了直至破坏的横向加载、卸载以及竖向重新加载行为。•提出了基于单一裂缝量测的基于裂缝的评估框架。引言在强烈地震之后，经常遇到受到严重剪切损伤的钢筋混凝土柱。这类损伤
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采用两个自由度来模拟沿剪切裂缝发生的柱轴向破坏。
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该模型考虑了裂缝的运动学以及裂缝中的各种抗力机制。
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该模型捕捉了直至破坏的横向加载、卸载以及竖向重新加载行为。
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提出了基于单一裂缝量测的基于裂缝的评估框架。
引言
在强烈地震之后，经常遇到受到严重剪切损伤的钢筋混凝土柱。这类损伤通常表现为建筑物、桥梁及其他结构在循环横向荷载作用下产生的宽大斜裂缝——见图1 [1]。在某些情况下，柱子虽然发生了剪切破坏，但仍继续承受重力荷载。这是一项关键功能，因为它能使结构在人员疏散以及采取适当的安全与加固/拆除措施之前保持站立。然而，剪切裂缝可能会显著降低柱的抗压承载力，因此一个关键问题随之产生：柱子能抵抗的最大重力荷载是多少，直到其沿既有剪切裂缝破坏？这一问题应当基于现场量测来回答，以提供关于受损柱状态的有效信息。
当前的传感技术允许对混凝土剥落、裂缝形状、裂缝运动学（裂缝宽度和裂缝滑移）以及其他各种量进行快速而详细的量测 [2]、[3]。与此同时，也需要合理的力学模型，以识别最有意义的量测并将其与柱的剩余抗压承载力联系起来。本文的目标正是提出这样一种方法的框架，该框架显式地模拟了关键剪切裂缝在轴向荷载下的运动学。
关于柱轴向承载力的早期研究，主要是在模拟结构抗震行为的背景下进行的，而非在震后评估的背景下。因此，现有模型将剪切关键柱的轴向承载力与柱的最大漂移联系起来，而不是地震后可测量的残余变形。Elwood和Moehle [4] 对这一方法做出了突出的贡献，他们提出了用于计算柱沿剪切裂缝抗压承载力的简单方程。这些方程考虑了两种主要的承载机制：裂缝中的摩擦以及竖向钢筋中的受压。该模型提出了两个版本，取决于如何组合这些机制：要么将它们的贡献相加（总承载力模型），要么使用两者贡献中的最大值（最大承载力模型）。由于该方法未通过变形协调来正确组合这些强度贡献，因此为这两个版本的模型提出了不同的标定系数。横向钢筋对摩擦承载力和钢筋屈曲的影响也在模型中予以考虑。柱的损伤以破坏时的横向漂移来表示。然而，尽管破坏时的漂移（最大漂移）对于模拟结构的抗震响应是有用的，但它们并不适用于受损柱的评估，因为在地震后无法对其进行量测。此外，漂移往往包括大的弯曲塑性变形，而这些变形可能对柱沿剪切裂缝的轴向承载力并不重要。
Elwood和Moehle [4] 的总承载力版本模型最近被Peng等人 [5] 进行了改进。作者开展了大规模试验，并利用试验数据提出了用于剪切裂缝中有效摩擦系数的新经验方程。该系数之所以被称为"有效"，是因为它简化了裂缝中更为复杂的骨料咬合作用机制。Yang等人 [6] 提出的另一种使用摩擦系数但关注沿柱对角线斜撑压碎的模型。所有这些方法都未考虑沿关键裂缝的变形协调。
本研究提出的方法显式地模拟了关键剪切裂缝中的位移以及裂缝中的骨料咬合抗力。它还考虑了短柱关键加载区所承受的荷载，以及基于变形协调的横向钢筋断裂。该模型可以模拟剪切开裂后柱的行为，包括加载至剪切破坏以及随后直至抗压破坏的压降（pushdown）行为。通过使用该模型和试验数据，将说明在地震后量测的裂缝位移对于与所提模型耦合使用的柱评估而言，是一种有意义的输入。作者和合作者此前在深梁 [7,8] 方面已提出过此类基于裂缝的评估方法。本文利用Peng等人 [5] 已有的柱试验数据进行验证。这些试验对本研究尤为适用，因为它们包含了裂缝宽度量测，以及对先经剪切加载和卸载、随后加载至破坏（压降行为）的柱的轴向加载。
章节摘录
轴向荷载下短剪切损伤柱的运动学
本文所开发的模型源自作者与合作者在深梁 [9]、[10]、耦合梁 [11]、短剪切墙 [12] 以及其他剪切关键构件前期研究中提出的原理。所有这些先前的模型都建立在用少量自由度（通常为2或3）对构件变形形状进行简单运动学描述的基础上。本研究遵循类似的理念，同时考虑到柱轴向行为的特殊性
加载工况与求解过程
为了使用所提模型进行压降（pushdown）分析，假设剪切裂缝是在先前横向加载期间形成的。此刻，还假设在任一抗力机制（混凝土或钢筋）中尚未因该加载而发生塑性变形。这一简化将在后续修订以研究先前剪切加载的影响。
压降分析的目标是研究一旦柱被
加载工况与求解过程
在第3节中，柱的行为是在轴向荷载（零剪力）下研究的。先前的剪切加载仅通过存在零宽度的剪切裂缝（即无塑性变形）予以考虑。在本节中，初始剪切加载和卸载将被显式地模拟。也就是说，在加载和卸载阶段剪力不为零。在此阶段之后，将如前所述进行直至破坏的压降分析。初始加载阶段的目标是
基于裂缝的评估框架
图7b中实测和预测曲线所显示的趋...
