沖擊荷載下鋼管混凝土動態(tài)力學(xué)性能試驗研究.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)注強動荷載下工程材料的動態(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，但對其動態(tài)力學(xué)性能的研究相對較少，本文采用試驗研究、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)實驗裝置進行了鋼管混凝土的高速沖擊試驗，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LS-DYNA中的混凝土K&C、CSC和HJC模型進行詳細的對比分析;建立混凝土SHPB試驗的數(shù)值模型，分析了混凝土在SHPB沖擊試驗中破壞過程、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試驗的數(shù)值模型，模擬鋼管混凝土的高速沖擊試驗過程，研究了含鋼率、鋼

3、管強度、混凝土強度、試件長徑比、空心率等參數(shù)對鋼管混凝土動態(tài)力學(xué)性能的影響。
　　(4)分別針對無約束混凝土、鋼管約束的混凝土和鋼管混凝土的動態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進行研究，為建立便于工程應(yīng)用的動態(tài)本構(gòu)模型提供參考。
　　主要結(jié)論如下:
　　(1)SHPB沖擊試驗研究表明: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;在本文試驗研究的應(yīng)變率范圍內(nèi)，鋼管對混凝土的動態(tài)約束

4、力隨應(yīng)變率的增大而提高;含鋼率對鋼管混凝土動力放大系數(shù)影響最大，其次為混凝土強度;提出了鋼管混凝土動力放大系數(shù)計算公式可較好地反映鋼管混凝土抗壓強度在沖擊荷載下的動力放大。
　　(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力響應(yīng)分析。
　　(3)鋼管混凝土