鄭 躍，鄭山鎖，董立國，賀金川，明 銘

(1.西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院，陜西，西安 710055；2.西安建筑科技大學(xué)結(jié)構(gòu)工程與抗震教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西，西安 710055；3.西安建筑科技大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，陜西，西安 710055)

近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)化的發(fā)展，大量化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2、SO2、NO3和H2S等酸性氣體排放到空氣中，并溶于雨、雪形成pH＜5.6的酸性降水，即為酸雨[1]。酸雨與混凝土中的堿性化合物發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土碳化，進(jìn)而引起其力學(xué)性能劣化[2]。同時(shí)，混凝土碳化及硫酸鹽、H+侵蝕將致使鋼筋表面鈍化膜遭到破壞，引起鋼筋銹蝕，而鋼筋銹蝕又將造成混凝土保護(hù)層開裂、鋼筋與混凝土之間粘結(jié)力退化，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)失效。

目前，國內(nèi)外研究主要集中于酸雨侵蝕混凝土機(jī)理以及腐蝕后混凝土力學(xué)性能劣化等方面，如Kong和Orbison[3]較早研究了齡期和水灰比等因素對(duì)混凝土抗酸雨侵蝕性能的影響；Goyal等[4]研究了不同水灰比和礦物摻合料對(duì)混凝土材料抵抗酸雨侵蝕能力的影響；謝紹東等[5]、劉慧玲等[6]等進(jìn)行了酸雨侵蝕混凝土試驗(yàn)，并從材料組分、外觀、孔結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)度等方面闡述了酸雨的腐蝕機(jī)理。對(duì)于酸雨侵蝕鋼筋混凝土(RC)結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震性能的研究則較少，目前僅見Guan和Zheng[7]對(duì)8榀遭受酸雨侵蝕的RC框架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)，研究了鋼筋銹蝕率和軸壓比等參數(shù)對(duì)框架節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響規(guī)律；鄭山鎖等[8]通過7榀RC框架梁擬靜力試驗(yàn)，研究了酸雨侵蝕程度與剪跨比變化對(duì)銹蝕RC框架梁抗震性能的影響；王大為[9]采用模擬降水裝置模擬了酸雨環(huán)境對(duì)RC梁的侵蝕作用，并采用靜力試驗(yàn)研究了RC梁受彎性能。以上研究表明，遭受酸雨侵蝕的RC構(gòu)件各項(xiàng)抗震性能指標(biāo)均發(fā)生不同程度的降低，而目前針對(duì)酸雨腐蝕RC剪力墻的相關(guān)試驗(yàn)研究未見報(bào)道。

鑒于此，為模擬實(shí)際酸雨環(huán)境，本文通過人工氣候?qū)嶒?yàn)室，對(duì)6榀剪跨比為2.14的RC剪力墻試件進(jìn)行加速腐蝕，并對(duì)腐蝕后試件進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)，研究軸壓比和腐蝕程度對(duì)RC剪力墻試件抗震性能的影響，以期為酸雨大氣環(huán)境中包含RC剪力墻構(gòu)件的建(構(gòu))筑物抗震性能評(píng)估提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試件設(shè)計(jì)

為研究酸雨環(huán)境下腐蝕 RC剪力墻的抗震性能，以軸壓比和腐蝕循環(huán)次數(shù)為主要變化參數(shù)，本文設(shè)計(jì)制作了 6榀 RC剪力墻試件，剪跨比均為2.14，墻體寬度 700 mm，墻厚 100 mm，墻高1400 mm，混凝土保護(hù)層厚度15 mm；橫向分布鋼筋為縱向分布鋼筋為暗柱縱筋為暗柱箍筋縱筋采用HRB335鋼筋，其余配筋為HPB300鋼筋。試件截面尺寸和配筋如圖1所示，軸壓比設(shè)計(jì)以及酸雨侵蝕噴淋循環(huán)次數(shù)如表1所示。

圖1 試件截面尺寸及配筋圖Fig.1 Size and reinforcement of specimens

表1 RC剪力墻試件參數(shù)Table 1 Parameters of RC shear wall specimens

采用P.O 42.5R水泥配制C40混凝土，用于制作RC剪力墻試件，與試件同時(shí)養(yǎng)護(hù)28 d后測(cè)得混凝土立方體抗壓強(qiáng)度fcu=40.30 MPa，彈性模量Ec=3.25×104MPa，鋼筋材性試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 鋼筋力學(xué)性能Table 2 Mechanical properties of reinforcements

1.2 酸雨加速腐蝕試驗(yàn)方案

由于人工氣候模擬實(shí)驗(yàn)室空間有限，且為防止試件加載基座遭受酸雨侵蝕，故將基座與剪力墻分別進(jìn)行澆筑。具體制作方法為：先澆筑墻體，隨后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù) 28 d取出，將墻底露出鋼筋用環(huán)氧樹脂包裹，進(jìn)而進(jìn)行環(huán)境侵蝕模擬試驗(yàn)(W1除外)，待腐蝕試驗(yàn)結(jié)束后，再進(jìn)行基座的澆筑和養(yǎng)護(hù)。

為模擬酸雨對(duì)RC剪力墻的侵蝕作用，本文參考文獻(xiàn)[10]中所采用的周期噴淋腐蝕試驗(yàn)方案對(duì)RC剪力墻進(jìn)行加速腐蝕，并恒通CO2以模擬實(shí)際環(huán)境中混凝土碳化。其中，腐蝕溶液的配制方案為：為反映我國硫酸型酸雨的特點(diǎn)，首先在水中添加濃度ρ=1.84 g/cm3的硫酸(H2SO4)溶液至硫酸根離子濃度達(dá)到 0.06 mol/L；然后腐蝕溶液中添加濃度ρ=1.42 g/cm3的硝酸(HNO3)溶液，以調(diào)節(jié)腐蝕溶液的pH值為3.0。試件的具體腐蝕流程為：1)將實(shí)驗(yàn)室溫度調(diào)整至(25±5)℃，噴淋腐蝕溶液240 min；2)將實(shí)驗(yàn)室升溫至(65±5)℃，以加速腐蝕介質(zhì)的侵蝕速率；3)降溫至(25±5)℃，開始下一腐蝕循環(huán)。單個(gè)腐蝕循環(huán)周期時(shí)長為 6 h，加速腐蝕模擬試驗(yàn)及循環(huán)過程如圖2所示。

圖2 加速腐蝕模擬試驗(yàn)Fig.2 Accelerated corrosion simulation test

1.3 擬靜力加載及量測(cè)方案

試件擬靜力加載試驗(yàn)裝置及位移計(jì)布置如圖3所示，具體加載方法為：正式加載前，取各試驗(yàn)預(yù)估開裂荷載[11]的 30%對(duì)各試件進(jìn)行兩次預(yù)加反復(fù)荷載，以檢驗(yàn)、校準(zhǔn)加載裝置及量測(cè)儀表，并消除試件內(nèi)部的不均勻性。此后，采用荷載-位移混合加載制度對(duì)各試件進(jìn)行正式低周反復(fù)加載。施加水平荷載前，首先在試件頂部施加軸壓力至設(shè)定軸壓比，并使其頂部軸壓力N在試驗(yàn)過程中保持不變，然后在試件頂部施加水平往復(fù)荷載P，首先采用荷載控制并以20 kN為增量進(jìn)行加載，每級(jí)荷載循環(huán)一次，直至試件屈服；進(jìn)而以屈服位移為極差進(jìn)行位移控制加載，每級(jí)位移循環(huán)3次，當(dāng)水平荷載下降至峰值荷載85%或者試件破壞明顯，喪失承載力時(shí)停止試驗(yàn)，加載制度見圖4。

待擬靜力試驗(yàn)完成后，對(duì)試件內(nèi)各鋼筋銹蝕率進(jìn)行測(cè)定，按照文獻(xiàn)[12]所述方法，測(cè)得其實(shí)際平均銹蝕率見表3。

可以看出，暗柱箍筋及分布鋼筋銹蝕率大于暗柱縱筋銹蝕率，相同腐蝕循環(huán)次數(shù)下暗柱縱筋銹蝕率約為暗柱箍筋及分布鋼筋的50%左右，這是由于暗柱箍筋和分布鋼筋的保護(hù)層厚度較暗柱縱筋的?。徊⑶遥植间摻畋┞队诟g介質(zhì)中的相對(duì)面積較暗柱箍筋的大，因此分布鋼筋銹蝕率略大于暗柱箍筋銹蝕率。

圖3 加載裝置Fig.3 Loading device

圖4 加載制度示意Fig.4 Schematic diagram of loading process

表3 鋼筋銹蝕質(zhì)量損失率Table 3 Weight-loss rate of corroded reinforcement

2 試驗(yàn)現(xiàn)象及破壞狀態(tài)

2.1 酸雨腐蝕過程

酸雨導(dǎo)致的混凝土破壞有兩類：溶蝕性破壞和膨脹性破壞[5]。溶蝕性破壞主要是由于水泥水化產(chǎn)物中的堿性物質(zhì)與酸雨中的H+發(fā)生了中和反應(yīng)，反應(yīng)式如下：

膨脹性破壞主要是由于酸雨中的硫酸鹽與混凝土水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所生成的膨脹性產(chǎn)物對(duì)混凝土產(chǎn)生膨脹破壞作用，反應(yīng)式如下：

經(jīng)歷上述侵蝕作用后，混凝土?xí)芙庖约吧审w積膨脹性產(chǎn)物，產(chǎn)生表面應(yīng)力和內(nèi)部應(yīng)力，致使其內(nèi)部形成微小孔洞，進(jìn)一步加快的侵蝕作用。酸雨侵蝕最終會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生侵蝕孔洞，改變材料孔隙率，同時(shí)隨著酸雨侵蝕程度增加，鋼筋發(fā)生銹蝕，從而劣化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能(彈性模量、強(qiáng)度等)[13]及抗震性能。

2.2 酸雨腐蝕現(xiàn)象

不同酸雨侵蝕程度的各試件表面腐蝕現(xiàn)象如圖5所示?？梢钥闯觯p度腐蝕試件(W2)表面發(fā)黃、起砂，混凝土變酥并伴有白色晶體(包括析出的和膨脹性物質(zhì))出現(xiàn)，清除試件表面的腐蝕產(chǎn)物，可觀察到少許侵蝕孔洞；中度腐蝕試件(W3)表面粗糙不平，開始出現(xiàn)蜂窩麻面、挖坑等現(xiàn)象，白色結(jié)晶物增厚且表面顏色加深，試件表面侵蝕孔洞增多增大，混凝土腐蝕程度明顯加重；重度腐蝕試件(W6)表面出現(xiàn)的起皮、坑洼現(xiàn)象更加嚴(yán)重，混凝土骨料外露，試件表面腐蝕覆蓋物繼續(xù)增厚，表面形成蜂窩狀孔洞。

圖5 腐蝕試件表觀現(xiàn)象Fig.5 Apparent phenomena of corroded specimens

2.3 加載破壞現(xiàn)象

在整個(gè)加載過程中，不同設(shè)計(jì)參數(shù)各試件的破壞過程相似。加載初期，試件處于彈性工作狀態(tài)，當(dāng)試件頂部水平荷載達(dá)到 80 kN~100 kN時(shí)，墻底受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)第一條彎曲裂縫，表明試件開始進(jìn)入開裂階段。隨著往復(fù)荷載增大，墻底水平裂縫不斷發(fā)展并斜向上延伸，裂縫寬度不斷加寬，當(dāng)往復(fù)荷載增至110 kN~130 kN時(shí)，墻體底部暗柱縱筋屈服，試件進(jìn)入屈服階段，此時(shí)加載方式由荷載控制轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰瓶刂疲浑S著水平位移幅值增加，墻底水平裂縫數(shù)量不再增加，而裂縫寬度增加較快；當(dāng)水平位移幅值進(jìn)一步增大至 14 mm~18 mm時(shí)，墻底受壓混凝土在剪壓應(yīng)力共同作用下達(dá)到其極限強(qiáng)度，形成塊狀結(jié)構(gòu)；試件頂部水平荷載繼續(xù)增加，直至墻底受壓區(qū)混凝土壓碎、剝落以及暗柱縱筋屈曲，試件頂部水平荷載迅速下降，墻體隨即破壞，呈現(xiàn)彎剪型破壞特征。各試件最終破壞形態(tài)如圖6所示。

圖6 試件破壞形態(tài)Fig.6 Failure patterns of specimens

此外，對(duì)比軸壓比不同的試件W3、W4和W5可知：軸壓比較小試件W3的裂縫較為分散，分布區(qū)域較大，整個(gè)加載過程中，水平裂縫與剪切斜裂縫發(fā)展速率相對(duì)較快，最終破壞時(shí)試件底部三角形混凝土破損區(qū)域面積較大，表現(xiàn)出較好的延性；軸壓比較大試件 W5開裂時(shí)的墻頂水平荷載相對(duì)較大，試件剪切裂縫發(fā)展角度較大，水平裂縫與剪切斜裂縫發(fā)展相對(duì)遲緩。

此外，對(duì)比腐蝕程度不同的試件 W1、W2、W4和W6可知：腐蝕程度較大試件的裂縫出現(xiàn)時(shí)間較早，剪切破壞特征更加明顯，試件整體變形能力顯著變差，這是由于酸雨侵蝕作用導(dǎo)致混凝土材料性能劣化、試件內(nèi)部鋼筋銹蝕以及鋼筋與混凝土間粘結(jié)性能退化，從而削弱了試件整體抗震性能；同時(shí)，試件斜裂縫發(fā)展速度隨腐蝕程度增大而變快，且裂縫之間間距增加，分析其原因?yàn)椋轰摻钿P蝕使得其與混凝土間的粘結(jié)強(qiáng)度降低，鋼筋應(yīng)力傳至混凝土?xí)r的傳力路徑增長，導(dǎo)致鋼筋有效錨固長度增大，而裂縫間距與有效錨固長度成正比，故隨腐蝕程度增大，裂縫間距增加。

3 試驗(yàn)結(jié)果及其分析

3.1 滯回曲線

圖7為不同軸壓比和腐蝕程度試件的滯回曲線。對(duì)比可以看出，各試件滯回曲線具有以下共同特征：試件屈服前滯回曲線基本呈線性往復(fù)變化，剛度變化較小，加卸載曲線基本重合；屈服后，試件加卸載剛度開始降低，卸載后殘余變形增加，滯回環(huán)形狀近似呈梭形，有輕微的捏縮現(xiàn)象；加載至峰值點(diǎn)后，隨著荷載增加，試件加卸載剛度持續(xù)減小，且剛度退化程度逐漸加重，滯回環(huán)形狀由梭形轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，試件耗能能力減?。浑S加載位移進(jìn)一步增加，滯回環(huán)捏縮程度逐漸加劇，承載力不斷降低，直至試件發(fā)生破壞。

圖7 試件滯回曲線Fig.7 Hysteretic curves of specimens

此外，對(duì)比不同軸壓比和腐蝕程度試件滯回曲線可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)腐蝕程度相同時(shí)(試件 W3、W4、W5)，隨軸壓比增加，試件初始剛度增大，滯回環(huán)飽滿程度減小，耗能能力降低，軸壓比較大試件達(dá)到峰值荷載后，墻頂水平荷載下降較陡峭，試件最終破壞時(shí)極限位移相對(duì)較小，表明隨軸壓比增大，試件的變形能力和耗能能力均減小。當(dāng)軸壓比相同時(shí)(試件 W1、W2、W4、W6)，隨試件腐蝕程度增加，同級(jí)位移下滯回環(huán)面積逐漸減小，滯回曲線捏縮現(xiàn)象出現(xiàn)提前，捏縮程度逐漸加劇，破壞時(shí)墻頂水平位移逐漸減小，表明RC剪力墻試件變形能力和耗能能力均隨腐蝕程度的增大而逐漸降低。

3.2 骨架曲線

圖8 試件骨架曲線Fig.8 Skeleton curves of specimens

不同軸壓比和腐蝕程度各試件的骨架曲線如圖8所示。取試件受拉區(qū)初始裂縫出現(xiàn)時(shí)的荷載和變形作為開裂荷載和開裂位移；根據(jù)能量等值法[14]確定試件屈服荷載與屈服位移；以骨架曲線上最大荷載所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)作為試件峰值荷載與峰值位移；取荷載下降至峰值荷載85%時(shí)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的荷載和位移，標(biāo)定試件的極限荷載與極限位移，得到各試件的骨架曲線特征點(diǎn)參數(shù)見表4。同時(shí)，以位移延性系數(shù)μ表征試件的延性，其計(jì)算公式為：

式中，Δu、Δy分別為試件的極限位移和屈服位移，由此計(jì)算得到的骨架曲線特征點(diǎn)參數(shù)及位移延性系數(shù)，如表4所示。

由圖8(a)和表4可以看出：隨著軸壓比的增加，試件初始剛度略有增大，但較高軸壓比試件骨架曲線的平直段較短，下降段較陡峭，試件位移延性系數(shù)較小，表明試件變形能力逐漸變差，這是由于較高軸壓比下，墻體受壓側(cè)混凝土易達(dá)到極限壓應(yīng)變，而受拉側(cè)鋼筋變形得不到充分發(fā)揮，抑制了塑性區(qū)長度的發(fā)展；此外，隨軸壓比增大，試件的開裂、屈服與峰值荷載及開裂位移呈增大趨勢(shì)，這是因?yàn)椋狠S壓比在一定范圍內(nèi)增大，能有效抑制混凝土開裂及裂縫的擴(kuò)展，在大偏心受壓破壞情況下，RC剪力墻的承載能力將隨軸壓比的增大而增大。

由圖8(b)和表4可以看出：不同腐蝕程度下各試件的開裂荷載、屈服荷載、峰值荷載和極限荷載均比未腐蝕試件的低，且各試件特征荷載值隨腐蝕程度增加逐漸減小，如試件W2、W4、W6的峰值荷載分別為W1峰值荷載的94%、88%、78%；屈服前，各試件骨架曲線大體呈線性，其剛度相差較小，其原因?yàn)樗嵊旮g對(duì)混凝土彈性模量影響不顯著[15]；屈服后，隨腐蝕程度增加，各試件骨架曲線平臺(tái)段逐漸縮短，水平承載力及剛度逐漸退化；超過峰值后，骨架曲線下降段逐漸陡峭，試件破壞時(shí)極限位移逐漸減小，嚴(yán)重腐蝕試件W6的極限位移僅為完好試件W1的68%，表明試件變形能力逐漸變差。并且，隨腐蝕程度增加，試件位移延性系數(shù)呈降低趨勢(shì)，這是由于酸雨侵蝕劣化了混凝土力學(xué)性能，鋼筋銹蝕，截面面積減小。

將腐蝕試件W2~W6的各特征點(diǎn)荷載與位移值分別除以完好試件W1相應(yīng)特征點(diǎn)荷載與位移得到相應(yīng)修正系數(shù)，以暗柱縱筋銹蝕率ηs和軸壓比n為變量擬合得到骨架曲線各特征點(diǎn)修正系數(shù)計(jì)算公式，由于試件初始裂縫不易觀測(cè)，開裂點(diǎn)數(shù)據(jù)離散性較大，故未擬合開裂點(diǎn)計(jì)算公式，屈服點(diǎn)、峰值點(diǎn)和極限點(diǎn)修正系數(shù)計(jì)算公式以及決定系數(shù)如下所示：

1)屈服點(diǎn)荷載與位移：

2)峰值點(diǎn)荷載與位移：

3)極限點(diǎn)荷載與位移：

式中，n為RC剪力墻的軸壓比；ηs為暗柱縱筋銹蝕率；Pi、Δi分別為未銹蝕RC剪力墻骨架曲線特征點(diǎn)i的荷載和位移；Pid、Δid分別為銹蝕RC剪力墻骨架曲線特征點(diǎn)i的荷載和位移。

表4 骨架曲線特征點(diǎn)參數(shù)Tab.4 Characteristic parameters of skeleton curves

3.3 剪切變形分析

RC剪力墻作為豎向承重和水平抗側(cè)力構(gòu)件，在地震作用下通常處于壓、彎、剪復(fù)合受力狀態(tài)，其破壞時(shí)剪切變形在試件總體變形中占有相當(dāng)大的比重，因此有必要對(duì)RC剪力墻試件的剪切變形進(jìn)行分析。本文參考文獻(xiàn)[16]在剪力墻表面設(shè)置交叉位移傳感器，采用式(12)、式(13)計(jì)算各銹蝕RC剪力墻試件的剪切變形，并采用式(14)計(jì)算不同銹蝕程度試件剪切變形占總變形的比例。

式中：d1和d2分別為墻體兩對(duì)角線初始長度；D1和D2分別為墻體兩對(duì)角線變形測(cè)量值；Δs為墻體剪切變形；h為墻體塑性變形區(qū)域高度；Δ為試件頂部總水平位移，剪切變形計(jì)算示意如圖9所示。

根據(jù)墻體兩對(duì)角線變形測(cè)量值，采用上述公式計(jì)算得到各RC剪力墻試件不同受力狀態(tài)下的剪應(yīng)變及其剪切變形在試件總變形中的占比，結(jié)果見表5。由于開裂點(diǎn)剪切變形過小，極限點(diǎn)各試件裂縫開展過寬、混凝土破碎面積較大，部分位移計(jì)脫落，極限點(diǎn)所測(cè)得的剪切變形數(shù)據(jù)失真，故開裂點(diǎn)與極限點(diǎn)剪切變形未列出。根據(jù)表5數(shù)據(jù)繪制各試件不同特征點(diǎn)剪切變形隨軸壓比和腐蝕程度變化的折線圖，如圖10所示。

表5 不同特征點(diǎn)剪切變形及其占總變形比例Table 5 Shear deformation and ratios of shear deformation to total deformation at different characteristic points

圖9 剪切變形計(jì)算簡圖Fig.9 Simplified method to determine shear deformation

由表5和圖10可以看出，各試件屈服點(diǎn)剪切變形占總變形比例均小于峰值點(diǎn)的，表明隨加載位移增大，各試件剪切變形占總變形比例增大，分析其原因?yàn)椋涸嚰_(dá)到屈服狀態(tài)時(shí)，縱筋發(fā)生屈服，彎曲變形發(fā)展較快，故剪切變形占比較?。浑S著荷載繼續(xù)增加，試件剪切斜裂縫不斷發(fā)展，部分墻體水平分布筋屈服，導(dǎo)致試件抗剪承載力不斷降低，剪切變形不斷增大且發(fā)展迅速，故峰值點(diǎn)剪切變形占比較大。隨著軸壓比增加，各試件峰值點(diǎn)剪切變形及其占總變形比例呈減小趨勢(shì)，這是由于軸壓比增加延緩了試件剪切斜裂縫的發(fā)展，因此隨軸壓比增大，試件峰值點(diǎn)剪切變形減小。隨鋼筋銹蝕程度增大，各試件峰值點(diǎn)剪切變形及其占總變形比例不斷減小，主要是由于各榀RC剪力墻試件剪跨比較大，大都發(fā)生的是剪切成分較大的彎剪破壞，暗柱縱筋銹蝕對(duì)抗彎承載力的影響大于橫向分布鋼筋銹蝕對(duì)抗剪承載力的影響，故隨鋼筋銹蝕程度增加，各試件峰值點(diǎn)彎曲變形不斷增大，剪切變形不斷減小。

圖10 不同特征點(diǎn)各試件剪切變形Fig.10 Shear deformations at different characteristic points

3.4 耗能能力

3.4.1 能量耗散系數(shù)

能量耗散系數(shù)ξ是衡量RC剪力墻構(gòu)件抗震性能優(yōu)劣的重要參數(shù)，其計(jì)算公式為：

式中：SABCD為不同特征點(diǎn)處滯回環(huán)的面積；SΔOBE和SΔODF為理想彈性構(gòu)件達(dá)到相同特征位移所吸收的能量，計(jì)算簡圖見圖11。據(jù)此計(jì)算各試件不同特征點(diǎn)處能量耗散系數(shù)，結(jié)果見表4。

由表4數(shù)據(jù)可知，不同破壞狀態(tài)的能量耗散系數(shù)ξy、ξp和ξu隨軸壓比增大及腐蝕程度增加而不斷減小，表明隨軸壓比增大及腐蝕程度增加，試件耗能能力逐漸降低。

圖11 能量耗散系數(shù)計(jì)算簡圖Fig.11 Calculation diagram of energy dissipation coefficient

3.4.2 累積耗能

可以看出，不同軸壓比與腐蝕程度下試件的累積耗能呈現(xiàn)一定規(guī)律性。各試件累積耗能隨加載循環(huán)次數(shù)N的增大而逐漸增大；當(dāng)腐蝕程度相同時(shí)，隨軸壓比增加，各試件累積耗能逐漸減小；當(dāng)軸壓比相同時(shí)，腐蝕試件的累計(jì)耗能均小于未腐蝕試件的，且隨加載循環(huán)次數(shù)N增加，累積耗能差距越明顯，對(duì)比未腐蝕試件 W1與腐蝕程度較嚴(yán)重試件W6可知，當(dāng)N=20時(shí)，試件W6的累積耗能僅為試件W1的66%，這表明酸雨侵蝕后期，鋼筋銹蝕嚴(yán)重，對(duì)RC剪力墻的抗震性能影響較大。

圖12 試件累積滯回耗能對(duì)比Fig.12 Comparison of accumulated hysteretic energy

4 結(jié)論

(1)隨腐蝕循環(huán)次數(shù)增加，RC剪力墻試件表面析出結(jié)晶物質(zhì)不斷增多，侵蝕孔洞逐漸密集，坑洼現(xiàn)象嚴(yán)重，混凝土粗骨料外露。

(2)隨軸壓比增加，試件變形能力和耗能能力不斷降低，剪切斜裂縫發(fā)展速度相對(duì)減緩，剪切變形減??；隨腐蝕程度增加，各試件的承載能力、變形能力及耗能能力均發(fā)生不同程度退化，延性不斷降低。

(3)隨腐蝕程度增加，鋼筋銹蝕對(duì)抗彎能力影響更為顯著，試件剪切變形占比不斷減??；隨加載位移增大，各試件剪切變形占總變形比例增大。