沖擊荷載下鋼管混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著車撞橋墩、船撞橋墩、恐怖爆炸和偶然爆炸事件的增多，橋梁等工程結(jié)構(gòu)遭受沖擊和爆炸作用的可能性正日益增大，越來越多的學(xué)者關(guān)注強(qiáng)動(dòng)荷載下工程材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。既有研究表明:鋼管混凝土在準(zhǔn)靜態(tài)荷載下具有良好的力學(xué)性能，但對(duì)其動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的研究相對(duì)較少，本文采用試驗(yàn)研究、數(shù)值分析和理論分析相結(jié)合的方法研究了鋼管混凝土的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，主要工作如下:
　　(1)利用直徑75mm的霍普金森壓桿(Split Hopkinson Pressur

2、e Bar，SHPB)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了鋼管混凝土的高速?zèng)_擊試驗(yàn)，研究不同撞擊速度、不同試件參數(shù)下鋼管混凝土試件的應(yīng)變率效應(yīng)及相關(guān)力學(xué)特性。
　　(2)對(duì)LS-DYNA中的混凝土K&C、CSC和HJC模型進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比分析;建立混凝土SHPB試驗(yàn)的數(shù)值模型，分析了混凝土在SHPB沖擊試驗(yàn)中破壞過程、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線和變形特征。
　　(3)建立了鋼管混凝土SHPB試驗(yàn)的數(shù)值模型，模擬鋼管混凝土的高速?zèng)_擊試驗(yàn)過程，研究了含鋼率、鋼

3、管強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度、試件長(zhǎng)徑比、空心率等參數(shù)對(duì)鋼管混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響。
　　(4)分別針對(duì)無約束混凝土、鋼管約束的混凝土和鋼管混凝土的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行研究，為建立便于工程應(yīng)用的動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型提供參考。
　　主要結(jié)論如下:
　　(1)SHPB沖擊試驗(yàn)研究表明:與混凝土相比，鋼管混凝土的界限應(yīng)變率較小，率敏感性較低，但具有較好塑性變形能力、耗能能力和抗沖擊能力;在本文試驗(yàn)研究的應(yīng)變率范圍內(nèi)，鋼管對(duì)混凝土的動(dòng)態(tài)約束

4、力隨應(yīng)變率的增大而提高;含鋼率對(duì)鋼管混凝土動(dòng)力放大系數(shù)影響最大，其次為混凝土強(qiáng)度;提出了鋼管混凝土動(dòng)力放大系數(shù)計(jì)算公式可較好地反映鋼管混凝土抗壓強(qiáng)度在沖擊荷載下的動(dòng)力放大。
　　(2)K&C、HJC和CSC模型均能在一定程度上反映混凝土在沖擊荷載下的應(yīng)變率效應(yīng)和應(yīng)變軟化性質(zhì)。K&C和CSC模型的失效模式主要是核心塌陷，HJC模型表現(xiàn)出留核現(xiàn)象。綜合來看，K&C模型最適用于沖擊荷載下混凝土的動(dòng)力響應(yīng)分析。
　　(3)鋼管混凝土