酸雨环境下钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究

尚志刚 郑山锁 郑淏 姜叶子 贺钧 杨丰

摘 要：為研究酸雨腐蚀后 RC框架节点的抗震性能，采用人工气候法模拟酸雨环境，对8 榀 RC梁柱节点试件进行加速腐蚀试验，而后进行拟静力试验，观察酸雨腐蚀后试件表观现 象，并分析腐蚀循环次数、轴压比及硫酸根离子浓度对节点与其核心区破坏特征、滞回性能、剪切性能、受剪承载力等的影响.在此基础上，引入损伤指数，并确定损伤模型参数取值，进而 定量化揭示节点试件在加载过程中的损伤演化规律.试验与分析结果表明：酸雨腐蚀虽会使 试件发生骨料外露、结晶析出、蚀洞形成等现象，但腐蚀后试件的核心区最大剪力仍小于现行规范计算的抗震受剪承载力阈值;随着腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度的增加，试件梁端弯曲裂缝与核心区剪切裂缝出现较早且发展较快，节点承载能力、变形能力与耗能能力均逐渐 减小，而核心区剪切占比与损伤发展速率则不断变大;具有较大轴压比的试件，节点承载能力相对较大，但变形能力较差，核心区剪切占比及损伤发展速率较大.

关键词：酸雨环境;RC梁柱节点;拟静力试验;滞回性能;剪切性能;损伤演化中图分类号：TU375.4，TU317.1 文献标志码：A

Experimental Study on Seismic Behavior of RC Frame Joints under Acid Rain Environment

SHANG Zhigang1，2，ZHENG Shansuo1，2?，ZHENG Hao3，JIANG Yezi4，HE Jun4，YANG Feng4

（1.School of Civil Engineering，Xian University of Architecture and Technology，Xian 710055，China;

2.Key Laboratory of Structural Engineering and Earthquake Resistance of Ministry of Education（XAUAT），Xian 710055，China;

3.School of Combat Support，Rocket Force University of Engineering，Xian 710025，China;

4.China Qiyuan Engineering Corporation，Xian 710018，China）

Abstract：To study the seismic behavior of reinforced concrete（RC）frame joints affected by acid rain corro-sion，the artificial climate method was used to simulate the acid rain environment.The accelerated corrosion tests were conducted on eight RC beam-column joint specimens，and then quasi-static tests were carried out.The appar-ent phenomenon of the specimens corroded by acid rain was observed.The influence of corrosion cycles，axial com-pression ratio and sulfate ion concentration on the failure characteristics，hysteretic behavior，shear performance and shear capacity of the RC frame beam-column joints were analyzed.On this basis，the damage index was intro-duced，and the parameters of damage model were determined.Then，the damage evolution of the specimens during the loading process was revealed quantitatively.The results of test and analysis show that，aggregate exposure，crys-tal precipitation and eroded holes appear on the specimens due to acid rain corrosion，but the maximum shear force of corroded joint core area is still less than the threshold of the seismic shear capacity calculated by the current Chi-nese standard.With the increase of corrosion cycles and sulfate ion concentration，the bending cracks at the beam and the shear cracks at the core area appear earlier and develop rapidly，and the bearing capacity，deformation ca-pacity，energy dissipation capacity decreased gradually，while the shear proportion and damage development rate in-crease continuously.For the specimen with a larger axial compression ratio，the bearing capacity is relatively large，while the deformation capacity is poor，and the shear proportion and damage development rate increase are large.

Key words：acid rain environment;RC beam-column joints;quasi-static test;hysteretic behavior;shear perfor-mance;damage evolution

根据我国生态环境部发布的报告，截至2018年，我国长江以南— 云贵高原以东的部分地区仍属于酸雨区，酸雨类型总体为硫酸型[1].处于酸雨环境中的钢筋混凝土（Reinforced Concrete，RC）结构会受到H+、SO42-、NO3-等离子的侵蚀，进而造成其抗震性 能劣化[2-3].因此，研究并揭示受酸雨腐蚀后的RC结构抗震性能劣化规律尤为重要.

目前，RC结构酸雨腐蚀的研究多集中于混凝土 材料与构件力学性能方面.如郑跃等[4]对箍筋约束 混凝土试件进行了酸雨腐蚀与轴压试验，研究了箍 筋锈蚀对约束混凝土破坏形态与力学性能的影响规 律.Xie等[5]采用硫酸、硝酸、硫酸铵混合溶液对混凝 土试块进行了加速腐蚀试验，模拟了试块在酸雨作用下的不同劣化阶段.Zha等[6]研究了酸雨环境下普 通混凝土和再生混凝土的质量损失、抗压强度、中性化深度的差异.许开成等[7]以混凝土强度、预应力度及钢绞线腐蚀率为变化参数，基于酸雨腐蚀和抗弯 试验，研究了预应力混凝土梁在不同腐蚀状态下的抗弯性能.陈梦成等[8]结合其课题组的研究成果，总结了酸雨环境下腐蚀钢管混凝土构件的静力性能退化规律.而关于酸雨环境下腐蚀 RC构件抗震性能的研究较少，郑山锁课题组[9-11]系统揭示了酸雨腐蚀 RC 框架梁、框架柱、剪力墙的抗震性能退化规律.Zheng等[2]在此基础上，补充揭示了关键设计参数配 箍率对酸雨腐蚀 RC柱抗震性能的影响规律.但上述研究均未涉及框架节点部位.

鉴于此，本文采用人工气候法模拟酸雨环境，对8榀 RC梁柱节点试件进行加速腐蚀试验与拟静力试 验，揭示腐蚀循环次数、轴压比及硫酸根离子浓度对试件表观现象、破坏特征、滞回性能、剪切性能、受剪承载力等的影响规律.在此基础上，引入损伤指数，量化试件在往复加载过程中的损伤发展状况.

1试验概况

1.1试件设计

RC框架结构在水平荷载作用下产生侧向变形，此时节点上、下柱及左、右梁反弯点均位于相应梁柱构件的中点附近，且上、下柱与左、右梁反弯点可分别看作沿水平方向和竖直方向移动的铰，因此，本文取梁柱反弯点间的节点为研究对象，如图1所示.

参考文献[12]，取设计参数满足“配箍特征值ρ svfyv fc-剪压比Vjhfc bj hj ”坐标系中的Ⅴ区要求（其中：ρsv为核心区体积配箍率;fyv为箍筋屈服强度;fc为混凝土轴心抗压强度;Vjh为节点受剪承载力，按混凝 土规范[13]要求计算;bj、hj分别为核心区有效宽度和高度），故节点发生梁端先行屈服的“斜压型剪切破 坏”.以此为设计原则，结合相关规范要求，制作了8 榀腐蚀 RC梁柱节点试件.试件主要设计变化参数为腐蚀循环次数、轴压比与硫酸根离子浓度.各试件几 何尺寸与结构细节均相同，梁截面尺寸为150mm×250mm，柱截面尺寸为200mm×200mm，保护层厚度为10mm.纵筋采用对称配筋，梁构件每侧配置3?12，柱构件每侧配置3?16.节点核心区及梁柱非加密区箍筋配筋形式为?6@60，而梁端、柱端则进行箍筋加密布置，间距为30mm.试件具体设计参数见表1，尺寸和配筋形式如图2所示.

采用P.O 42.5R水泥配制 C40混凝土，并在试件 制作的同时，浇筑尺寸为150mm×150mm×150mm的标准立方体试块，按规范[14]测定混凝土 28 d的抗 压 强度，试 验 测得混 凝 土的立方体 抗 压 强度fcu= 55.08 MPa，并取弹性模量Ec=3.25×104  MPa，轴心抗压强度fc=0.76fcu=41.86 MPa，混凝土抗拉强度ft=0.1fc=4.19MPa.同时，为获得钢筋实际力学性能参数，按 照规范[15]要求对试件所用纵筋和箍筋进行材性试 验，所得纵筋和箍筋的材性试验结果见表2.

1.2 酸雨腐蚀方案

为真实有效地模拟自然条件下的环境作用，并加速钢筋锈蚀过程，本文采用人工气候法模拟酸雨 环境，对试件进行加速腐蚀试验[16].参考文献[10]，采用周期喷淋酸雨溶液的腐蚀方案，以实现酸雨环 境下的干湿循环过程，如图3所示.单个腐蚀循环周 期为6 h，其中喷淋 4 h，间歇（升温、烘干、降温）2h.

考虑到我国酸雨的主要成分为SO-和NO，本文采用硫酸钠（Na2SO4）控制酸雨溶液中的硫酸根离 子浓度，使其达到表1中的设定值，再用硝酸溶液（HNO3）将酸雨溶液 pH 值调整为3.0.

基于表1中各试件的设计腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度，选取相应的腐蚀溶液并设定气候实验室的参数，以获得具有不同酸雨腐蚀程度的J-2～J-8 试件.J-1试件作为对比试件，未进行腐蚀.

在本文中，腐蚀循环次数是根据位于酸雨区的典型城市——重庆市的降水强度来确定的[2].该市年平均降水强度约为1100mm/a.在酸雨腐蚀试验中，气候模拟室的降水强度被设定为34.5mm/h，则 实际环境中重庆市30年、45年和60年的降水量分别等于加速腐蚀试验中240次、360次和480次的腐蚀 循环次数.

1.3拟静力加载与量测方案

参考规范[17]，對梁柱节点试件采用柱端循环加载方式，加载装置如图4所示.在柱顶端通过液压千 斤顶施加轴向压力，通过电液伺服作动器施加水平 往复荷载，柱下端及梁端分别通过空间球铰、链杆与地面相连，并基于设置的传感器实时控制竖向荷载及水平荷载与位移.

依据规范要求[17]，采用荷载-位移混合加载制度，如图5所示.屈服前，按力控制加载，级差为5kN，每级循环1次.屈服后，按位移控制加载，第一次级差为0.25倍屈服位移，随后级差均为0.5倍的屈服位移，每级循环3次，直至试件破坏，停止加载.

本次试验主要通过柱顶水平传感器量测作用于RC节点顶部的水平荷载，通过柱顶与柱底的位移计量测 RC节点顶部与底部水平位移，通过核心区的百分表量测 RC节点核心区的剪切变形，测点具体布置 如图4所示.

2 试验现象

2.1试件腐蚀表观现象

不同腐蚀条件下的试件表观现象如图6所示.可以看出：不同腐蚀循环次数和硫酸根离子浓度下，RC节点试件表面表观形态存在明显差异，表明酸性 侵蚀介质会对混凝土造成较为严重的损害.

对比图6（a）～（d）可知，硫酸根离子浓度不变时，试件经腐蚀循环 240次后，表面出现起砂、蜂窝麻面等现象，并伴有少量白色晶体（饱和析出的硫酸钠和水化反应生成的石膏，见式（1））析出，表面局部泛 黄，此时混凝土质地略有疏松;试件经腐蚀循环360次后，起砂、蜂窝麻面等现象愈加严重，且混凝土骨 料颗粒外露，此时试件表面粗糙不平，蚀洞和粗糙度均较大，混凝土质地明显疏松;试件经腐蚀循环 480次后，骨料外露加重，白色结晶覆盖物增厚，此时试 件表面已形成蜂窝状蚀洞，混凝土质地更加疏松.对比图6（c）（e）（f）可知，腐蚀循环次数不变时，随着硫 酸根离子浓度的升高，试件骨料外露、结晶析出、蚀洞生成等腐蚀现象愈加明显，混凝土质地愈加疏松.

2.2 试件破坏过程

各节点试件在往复荷载作用下均发生“斜压型剪切破坏”，其破坏过程可归纳为：近节点梁端出现水平裂缝→核心区出现斜裂缝→梁端先行屈服→核 心区剪切破坏.由此可见，酸雨腐蚀并未改变试件的设计破坏形态.试件裂缝产生的具体过程描述如下.加载过程中，试件在距节点核心区8～15 cm的梁下端混凝土受拉区首先出现肉眼可见的水平裂缝，并随着加载的进行而不断沿水平方向延伸，数量不断增多，宽度不断增大;当柱顶水平荷载达到30～50kN时，试件节点核心区陆续开裂，产生交叉斜裂缝.当水平荷载达到40～55kN时，各试件梁端受拉钢筋屈 服，加载方式随即改为位移控制.随后，梁端弯曲裂 缝数量基本不再变化，但其宽度仍不断增大，而节点 核心区斜裂缝则不断增多、变宽.当试件水平位移达到25～30mm时，水平荷载达到峰值，此时多条斜裂 缝将核心区混凝土分隔成网格状，龟裂后的保护层混凝土亦开始剥落.此后，试件进入破坏阶段，剪切斜裂缝逐渐发展为宽度达1.5～2mm的主剪斜裂缝.当水平位移达到50～60mm时，核心区大量混凝土被 压溃脱落，箍筋裸露明显，节点试件发生梁端先行屈 服的“斜压型剪切破坏”.各试件的最终破坏情况如图7所示.

此外，由于腐蚀循环次数、轴压比、硫酸根离子 浓度的不同，各试件的裂缝发展状况又有一定差异，具体表现为：轴压比与硫酸根离子浓度相同时，随着 腐蚀循环次数的增加，试件梁端混凝土开裂与节点 核心区剪切斜裂缝出现时间越早、裂缝发展越迅速，核心区混凝土压溃、脱落越快，剪切破坏程度越严 重，变形能力越差.表现为腐蚀循环次数较小的试件，其梁端弯曲裂缝和核心区剪切裂缝出现时对应的水平荷载整体偏小，在后续同一加载级下，其斜裂 缝数量与宽度均小于腐蚀循环次数较大的试件，破 坏时的水平位移亦偏小.腐蚀循环次数与硫酸根离 子浓度相同时，随着轴压比的增大，试件节点核心区剪切斜裂缝出现时间更晚、裂缝发展更缓慢，但对梁端开裂影响较小.腐蚀循环次数与轴压比相同时，随着硫酸根离子浓度的增大，试件梁端弯曲裂缝和核 心区剪切裂缝出现时对应的水平荷载越小，裂缝发展越快，破坏过程越短，破坏时剪切特征越明显.

3试验结果及分析

3.1酸化深度与钢筋锈蚀率

试验加载完成后，采用“钻芯法”在节点核心区区域内取芯，并喷洒1%的酚酞溶液于芯样表面，继 而量测酸化深度[10]，见表1.而后，敲碎核心区的混凝 土，截取该区域的箍筋及纵筋各3根，并按规范要 求[18]，采用12% 盐酸进行酸洗除锈，继而按式（2）计算钢筋锈蚀率ηs：

为减小测量误差，以所截取纵筋和箍筋的锈蚀率均值作为试件相应类别钢筋的实际锈蚀率，其结果如表1所示.由表1可以看出，硫酸根离子浓度相同时，纵筋及箍筋的平均锈蚀率均随着腐蚀循环次数的增加而增大，且近似呈线性变化.腐蚀循环次数相同时，纵筋及箍筋的平均锈蚀率均随着硫酸根离 子浓度的增加而呈非线性增大趋势.同时，在相同腐 蚀循环次数和硫酸根离子浓度下，各试件纵筋锈蚀率明显小于箍筋锈蚀率，约为其 20%～50%.分析其 原因为：①箍筋距离混凝土外表面较近，因此相对于纵筋较早開始锈蚀.②钢筋锈蚀深度相同时，直径越大，锈蚀率越小，因此直径较小的箍筋，其锈蚀率大于直径较大的纵筋.

3.2 滞回性能

往复加载过程中，测得的节点顶部水平荷载与位移的关系即为试件的P-Δ 滞回曲线，如图8所示.

由图8可以看出：

1）各试件滞回曲线具有一定的相似性.开裂前，滞回环近似为一条直线;开裂后，滞回环由直线逐渐 转变为反 S形，其刚度发生退化，残余变形与滞回环 面积不断增大;峰值后，滞回环产生明显的捏缩特 征，形状亦由反 S形向Z形转变，水平承载力显著下降，强度、刚度退化明显.

2）轴压比与硫酸根离子浓度相同时，随着腐蚀 循环次数的增加，试件的承载力、滞回环面积及破坏时水平位移均逐渐减小，且滞回环的捏缩特征更明 显.造成腐蚀试件抗震性能降低的原因为：①锈蚀钢 筋的截面面积减小与力学性能退化;②酸雨腐蚀使得试件表面产生蜂窝孔洞，造成混凝土性能劣化;③ 钢筋锈蚀导致混凝土与钢筋间的黏结性能降低，从而削弱了混凝土与钢筋的协同工作能力.

3）腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度相同时，轴 压比越大的试件，其峰值荷载越大、峰值后柱顶水平 荷载的下降速度越快、破坏时水平位移越小.分析其 原因为：轴压比的增大能够推迟节点核心区剪切斜裂缝的出现并一定程度减缓斜裂缝的发展速度，从而减小试件截面损伤，使试件承载能力得到提高.但 同时较大的轴压比也会增加斜压杆机构中的压应力，从而造成核心区混凝土较早斜向压溃，导致试件 破坏时水平位移减小.

4）腐蚀循环次数与轴压比相同时，随着硫酸根离子浓度的增大，试件酸化深度越大，钢筋锈蚀程度越严重，因此，其滞回性能逐渐劣化，表现为峰值荷 载、破坏时水平位移、滞回环饱满程度均不断减小，这与不同腐蚀循环次数试件的抗震性能劣化规律一致.

3.3 骨架曲线与特征点

将滞回曲线各加载级第一圈循环的位移最大点相连即可得到试件骨架曲线[17]，如图9所示.

由于酸雨腐蚀的不均匀性，各试件骨架曲线表现出一定的非对称性，因此，取正负向骨架曲线的平 均值作为平均骨架曲線，以此来标定特征点.其中，节点核心区混凝土开裂所对应点为开裂点，能量等值法[19]确定的点为屈服点，荷载最大点为峰值点，最大荷载85%所对应点为极限点.基于特征点参数，可按式（3）计算各试件的位移延性系数μ[17]：

根据上述特征点定义及式（3），可计算各试件特 征点参数与位移延性系数，如表3所示.

由图9、表3可以看出：

1）开裂前，各试件骨架曲线近似为直线;开裂 后，骨架曲线开始弯曲，斜率减小，表明试件刚度发生退化;峰值后，骨架曲线出现下降段，表明试件进入破坏阶段，承载能力开始降低.

2）轴压比与硫酸根离子浓度相同时，随着腐蚀 循环次数的增加，各试件初始刚度变化不大.此外，腐蚀试件的骨架曲线整体被未腐蚀试件的骨架曲线所包围，其上升段较短，下降段较陡，承载能力和变形能力均较小，且随腐蚀循环次数增加而不断降低.如相较于未腐蚀试件 J-1，腐蚀试件 J-2、J-3、J-4的峰值荷载分别降低了8.17%、14.93%、21.09%，延性系数分别减小了6.14%、18.43%、23.21%.

3）腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度相同时，相较于轴压比较小的试件 J-6（n=0.05），J-3（n=0.35）、J-5（n=0.20）的骨架曲线初始刚度分别提高33.51%、11.59%，原因为轴压比增大会使节点内梁筋在初期的黏结退化过程得到减缓，因此滑移所引起的柱顶总水平位移减小，即初始刚度会增大.同时，骨架曲线上升段变短，下降段变陡，承载能力增大，变形能力减弱，延性变差，表现为随着轴压比的增大，各特 征点荷载值均逐渐增大，而位移值与延性系数均不 断减小.

4）腐蚀循环次数与轴压比相同时，硫酸根离子 浓度较大的试件，其骨架曲线整体被硫酸根离子浓度较小的试件所包围，且随着硫酸根离子浓度的增大，试件骨架曲线上升段变短，下降段变陡，特征点 荷载值、位移值及位移延性系数均不断减小，表明试 件承载力逐渐下降，延性变差.

3.4  剪切性能

本文节点破坏模式为“斜压型剪切破坏”.因此，有必要研究核心区的受剪性能.图10（a）为框架节点受力分析简图.其中，Vc为柱端截面剪力;Tbl、Tbr分别为节点左、右梁受拉侧纵筋所受拉力;Ccl、Csl、Ccr、Csr 分别为左、右梁受压侧混凝土和纵筋所受压力.假定在地震作用下的框架结构梁柱反弯点处于构件的中点，且左、右梁端作用由梁端给节点的弯矩及剪力代 替，并近似认为梁端受压区混凝土合力作用点与受压梁筋合力作用点在同一位置，则由图10（a）中平衡关系可知[12，20]：

根据拟静力试验测得的柱顶水平荷载和相应位移以及节点核心区两对角线变形值，采用上述公式，计算得到各试件节点核心区在不同受力状态下的剪力和剪切变形，如表4所示.其中，部分试件在最终 破坏时，混凝土剥落面积较大，此时百分表已脱落，测得的数据失真，因此，极限点的数据未给出.

由表4可以看出：

1）随着加载的进行，节点核心区剪力、剪切变形及剪切占比均逐渐增大，表明试件剪切特征越来越 明显.

2）轴压比与硫酸根离子浓度相同时，随着腐蚀 循环次数的增加，节点核心区不同受力状态下的剪力与剪切变形均呈现减小趋势，而剪切占比则呈现增大趋势，分析原因可能为：酸雨腐蚀导致混凝土与钢筋力学性能劣化，而相对于梁柱弯曲破坏，核心区剪切破坏对混凝土与钢筋（尤其是箍筋）力学性能依 赖性更强.

3）腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度不变时，随着轴压比的增加，节点核心区不同受力状态下的剪力与剪切占比呈增大趋势，剪切变形呈减小趋势，这是由于轴压比在一定程度上增大可减缓试件剪切斜裂缝的发展，因此剪切变形减小.同时，其增大亦会减慢节点内梁筋的黏结退化过程，致使梁筋滑移减小，从而可能造成滑移变形减小幅度大于剪切变形 减小幅度，则剪切占比增大.

4）腐蚀循环次数与轴压比不变时，随着硫酸根离子浓度的增加，试件酸雨腐蚀程度加重，节点核心区剪力、剪切变形及剪切占比变化规律与改变腐蚀 循环次数一致.

3.5  受剪承载力阈值

根据抗震规范[21]，RC 框架梁柱节点的抗震受剪承载力阈值Vjh 按式（9）计算.

4 损伤演化规律

结构的抗震性能是结构破坏过程的表述，而破 坏本质上就是损伤演变的体现.因此，为进一步定量化揭示腐蚀 RC节点的抗震性能退化规律，有必要分析其损伤演化过程.

对于式（12），有如下规定：构件屈服前，每个加载循环的最大变形 δmax，i 均等于屈服位移 δy，即忽略变形损伤，仅考虑耗能损伤.屈服后，当构件第i+1次加载循环的最大位移不大于前 i次加载循环经历的最大位移时，忽略此次加载循环的变形损伤，仅考虑 耗能损伤.由于对上述加载循环最大变形的考虑，该模型能反映加载制度对损伤的影响，使损伤描述更 符合试验破坏过程，因此在理论上较为合理.

试件屈服前，损伤发展较慢，因此认为单调加载与往复加载下的屈服位移近似相等.试件破坏时，损 伤已充分发展，此时往复加载下的极限位移比单调加载下的小[24]，不能假定二者相等.因此，参考文献[25]，将节点在单调荷载作用下的极限位移 δu 定义为柱 破 坏时的层 间位移角与节 点所在层 层高的乘积：

式中：θu为柱破坏时的层间位移角，按式（14）、式（15）计算[26];H为层高，即节点上、下柱反弯点间的距离;Lc为柱计算长度;h为柱截面高度;α为箍筋约束系数;ρ sx为平行于加载方向的柱面积配箍率;sh为箍筋间距;bcor、hcor分别为柱截面宽度和高度方向上 最外侧箍筋的中心线距离;bs为柱截面相邻纵筋 间距.

对于腐蚀试件，本文假定在单调荷载和往复荷 载作用下，随着腐蚀循环次数、轴压比、硫酸根离子 浓度的变化，构件力学性能劣化规律一致.腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度均可用纵筋锈蚀率ηsl表征，因此，基于表3中各试件的极限位移，采用多元拟合 并考虑边界条件，可得：

基于式（13）～式（16），计算得到各试件在单调荷 载作用下的极限位移，如表6所示.

参考文献[27]，对于钢筋混凝土构件，权重系数α 取0.25.则试验参数c可通过试件破坏时，损伤指数D=1反演推出.各试件的试验参数如表6所示.

以功比系数Iw 作为试件的加载历程指标[25]，按 式（17）计算：

式中：Δi、Pi分别为第i次加载循环时的最大位移与相应荷载;Py、Δ y分别为屈服荷载和屈服位移;m为总循环次数.

基于上述分析，各试件在往复荷载作用下的损 伤演化过程如图11所示.由图11可以看出：

1）各试件加载初期，损伤接近于0;屈服后（Iw >3），开始产生较明显损伤，并形成具有一定斜率的加载级“平台”.随着加载的进行，各试件损伤发展速度越来越快，表现为“平台”段斜率越来越大，同时相邻 “平台”间的损伤指数差值亦呈增大趋势.

2）轴压比与硫酸根离子浓度不变时，随着腐蚀 循环次数的增加，试件损伤发展加快，表现为腐蚀循 环次数越大的试件，其相同功比系数下的损伤指数越大，同一加载级的“平台”段越陡，相邻“平台”间的损伤指数差值越大.

3）腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度不变时，具有较大轴压比的试件，其损伤指数、“平台”段斜率和相邻“平台”间的损伤指数差值均大于轴压比较小的试件.上述现象表明，随着轴压比的增大，试件的损 伤程度逐渐增大，损伤发展速度不断加快.

4）腐蚀循环次数与轴压比不变时，随着硫酸根离子浓度的增加，试件腐蚀程度越大，相同功比系数下，损伤指数越大，表明损伤发展速度越快.

5结论

1）随着腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度的增加，RC节点试件表面侵蚀孔洞、析出结晶、骨料外露等腐蚀现象愈加严重，梁端弯曲裂缝与核心区剪切 裂缝出现较早且发展较快，但腐蚀后核心区最大剪力仍小于规范计算的抗震受剪承载力阈值;随着轴 压比的增大，试件核心区剪切裂缝出现较晚且发展較慢.

2）随着腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度的增大，节点承载能力、变形能力、耗能能力逐渐变差，而 核心区剪切占比则增大;随着轴压比的增大，节点承 载能力及核心区剪切占比均不断增大，但变形能力减弱.

3）酸雨腐蚀与轴压比均对试件损伤发展有较大影响，即随着腐蚀循环次数、轴压比与硫酸根离子浓度的增加，试件损伤发展速率越来越大，因而其破坏 过程越来越短.

参考文献

[1]中华人民共和国生态环境部.2018年全国生态环境质量简况

[EB/OL].（2019-03-18）[2021-03-20].http：//www.mee.gov.cn/ xxgk2018/xxgk/xxgk15/201903/t20190318_696301.html.Ministry of Ecology and Environment of the Peoples Republic of China.Brief introduction of national ecological environment qual-ity in 2018 [EB/OL].（2019-03-18）[2021-03-20].http：//www.mee.gov.cn/xxgk2018/ xxgk/xxgk15/201903/t20190318_696301.html.（In Chinese）

[2]ZHENG H，ZHENG S S，ZHANG Y X，et al.Experimental inves-tigation on seismic behaviours of reinforced concrete columns un-der simulated acid rain environment[J].Advances in Civil Engi-neering，2020，2020：3826062.

[3]尚志刚，郑淏，郑山锁，等.一般大气环境下锈蚀 RC框架梁恢复力模型[J].湖南大学学报（自然科学版），2021，48（5）： 29-38.

SHANG Z G，ZHENG H，ZHENG S S，et al.Restoring force model of corroded RC frame beam in general atmospheric environ-ment[J].Journal of Hunan University（Natural Sciences），2021，48（5）：29-38.（In Chinese）

[4]郑跃，郑山锁，明铭，等.酸雨侵蚀箍筋约束混凝土本构模型研究[J].湖南大学学报（自然科学版），2021，48（1）：135-143. ZHENG Y，ZHENG S S，MING M，et al.Research on constitutive model of confined concrete with stirrups by acid rain erosion[J].Journal of Hunan University（Natural Sciences），2021，48（1）：135-143.（In Chinese）

[5]XIE S D，QI L，ZHOU D.Investigation of the effects of acid rain

on the deterioration of cement concrete using accelerated tests es-tablished in laboratory[J].Atmospheric Environment，2004，38（27）：4457-4466.

[6]ZHA X X，LU J K.Study of durability of recycled concrete under

the environment of the acid rain[J].Applied Mechanics and Ma-terials，2011，71/72/73/74/75/76/77/78：5042-5045.

[7]许开成，曹艳明，陈子超，等.模拟酸雨腐蚀下预应力混凝土梁的抗弯性能研究[J].计算力学学报，2019，36（1）：124-131. XU K C，CAO Y M，CHEN Z C，et al.Study on flexural behavior of prestressed concrete beams under simulated acid rain corrosion[J].Chinese Journal of Computational Mechanics，2019，36（1）：124-131.（In Chinese）

[8]陈梦成，方苇，黄宏 .模拟酸雨腐蚀钢管混凝土构件静力性能研究[J].工程力学，2020，37（2）：34-43.

CHEN M C，FANG W，HUANG H.Static behavior of corroded concrete-filled steel tubular members by simulating acid rain solu-tion[J].Engineering Mechanics，2020，37（2）：34-43.（In Chi-nese）

[9]郑淏，郑山锁，贺金川，等.酸雨环境下RC短柱抗震性能试验研究[J].天津大学学报（自然科学与工程技术版），2021，54（2）：171-178.

ZHENG H，ZHENG S S，HE J C，et al.Experimental study of

seismic behavior of RC short columns under acid rain environment

[J].Journal of Tianjin University（Science and Technology），2021，54（2）：171-178.（In Chinese）

[10]鄭山锁，张艺欣，黄鹰歌，等.酸雨环境下钢筋混凝土框架梁抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2017，38（9）：20-27.     ZHENG S S，ZHANG Y X，HUANG Y G，et al.Experimental study on seismic behaviors of reinforced concrete frame beams in simulated acid environment[J].Journal of Building Structures，2017，38（9）：20-27.（In Chinese）

[11]郑跃，郑山锁，董立国，等.酸雨环境下腐蚀 RC剪力墙抗震性能试验研究[J].工程力学，2020，37（5）：190-198.

ZHENG Y，ZHENG S S，DONG L G，et al.Experimental study on the seismic behavior of RC shear walls in a simulated acid environ-ment[J].Engineering Mechanics，2020，37（5）：190-198.（InChinese）

[12]傅剑平.钢筋混凝土框架节点抗震性能与设计方法研究[D].重庆：重庆大学，2002.

FU J P.Seismic behaviour and design of joints in a reinforced concrete frame[D].Chongqing：Chongqing University，2002.（In Chinese）

[13]混凝土结构设计规范：GB 50010—2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

Code for design of concrete structures：GB 50010—2010[S].Beijing：China Architecture & Building Press，2011.（In Chinese）

[14]混凝土物理力学性能试验方法标准：GB/T 50081—2019[S].北京：中国建筑工业出版社，2019：12?14.

Standard for test methods of concrete physical and mechanical properties：GB/T 50081—2019[S].Beijing：China Architecture & Building Press，2019：12?14.（In Chinese）

[15]金属材料 拉伸试验：GB/T 228.1—2010[S].北京：中国标准出版社，2010：11?19.

Metallic materials ? Tensile testing：GB/T 228.1—2010[S].Bei-jing：Standards Press of China，2010：11?19.（In Chinese）

[16]袁迎曙，章鑫森，姬永生.人工气候与恒电流通电法加速锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能比较研究[J].土木工程学报，2006，39（3）：42-46.

YUAN Y S，ZHANG X S，JI Y S.A comparative study on struc-tural behavior of deteriorated reinforced concrete beam under two different environments [J].China Civil Engineering Journal，2006，39（3）：42-46.（In Chinese）

[17]建筑抗震试验规程：JGJ/T101—2015[S].北京：中国建筑工业出版社，2015：12-17.

Specification for seismic test of buildings：JGJ/T101—2015 [S].Beijing：China Architecture & Building Press，2015：12-17.（In Chinese）

[18]普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法：GB/T 50082—2009[S].北京：中国建筑工业出版社，2009：64-66.

Standard for test methods of long-term performance and durability of ordinary concrete：GB/T 50082—2009[S].Beijing：China Ar-chitecture & Building Press，2009：64-66.（In Chinese）

[19]過镇海.钢筋混凝土原理[M].3版.北京：清华大学出版社，2013：312?313.

GUO Z H.Principle of reinforced concrete[M].3rd ed.Beijing： Tsinghua University Press，2013：312?313.（In Chinese）

[20]汪锋.冻融环境下RC框架节点抗震性能试验研究[D].西安：西安建筑科技大学，2015：40-42.

WANG F.Experimental research on seismic performance of RC beam-column joints under freeze-thaw environment[D].Xian： Xian University of Architecture and Technology，2015：40-42.（In Chinese）

[21]建筑抗震设计规范：GB 50011—2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2016：223-224.

Code for seismic design of buildings：GB 50011—2010[S].Bei-jing：China Architecture & Building Press，2016：223-224.（In Chinese）

[22]李超.模拟酸雨环境下钢筋混凝土梁力学性能研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2018：24.

LI C.Study on mechanical properties of reinforced concrete beams under simulated acid rain environment[D].Harbin：Harbin Insti-tute of Technology，2018：24.（In Chinese）

[23]USAMI T，KUMAR S.Damage evaluation in steel box columns

by pseudodynamic tests[J].Journal of Structural Engineering，1996，122（6）：635-642.

[24]何利，叶献国.Kratzig及Park-Ang 损伤指数模型比较研究[J].土木工程学报，2010，43（12）：1-6.

HE L，YE X G.Comparative study of Kratzig and Park-Ang dam-age index models[J].China Civil Engineering Journal，2010，43（12）：1-6.（In Chinese）

[25]陈宗平，徐金俊，陈宇良，等.基于修正 Park-Ang模型的型钢混凝土异形柱框架节点地震损伤研究[J].建筑结构学报，2015，36（8）：90-98.

CHEN Z P，XU J J，CHEN Y L，et al.Seismic damage of SRC special shaped column frame joints based on modified Park-Ang model[J].Journal of Building Structures，2015，36（8）：90-98.（In Chinese）

[26]陈宗平，徐金俊，薛建阳，等.基于变形和能量双重准则的型钢混凝土异形柱地震损伤行为研究[J].土木工程学报，2015，48（8）：29-37.

CHEN Z P，XU J J，XUE J Y，et al.Deformation and energy-based seismic damage behavior of SRC specially shaped columns[J].China Civil Engineering Journal，2015，48（8）：29-37.（In Chinese）

[27]党争，梁兴文，代洁，等.考虑损伤的纤维增强混凝土剪力墙恢复力模型研究[J].工程力学，2016，33（5）：124-133.

DANG Z，LIANG X W，DAI J，et al.Study on restoring force model of fiber reinforced concrete shear wall considering damage index[J].Engineering Mechanics，2016，33（5）：124-133.（In Chinese）