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混凝土动力强度与静力强度的关系探讨

高原  
【摘要】: 土木工程中,混凝土结构都不可避免的会承受动力荷载,准确的认识混凝土材料的动态力学性能是进行准确的混凝土结构动力响应分析的基础。《水工建筑物抗震设计规范》中规定为:“除水工钢筋混凝土结构外的混凝土水工建筑物的抗震强度计算中,混凝土动态强度和动态弹性模量的标准值可较其静态强度提高30%,….”应当认为,这种对混凝土动态特性的考虑是十分初步的。因为明显在地震作用下,不同的大坝,不同的部位在不同的瞬时,其应变率的变化各不相同,不能统一进行考虑。 本文以混凝土动力荷载下的力学性能为主要研究对象,以动力学方程作为理论基础,并且从混凝土率效应的内在物理机理出发,以单轴实验为基本模型,找到混凝土“实际动强度”与实验所得“理论动强度”之间的区别。并且从动力学方程的平衡性上,考虑在线性增加荷载下混凝土中自由水分粘滞力和动力加载惯性力等影响因素,通过程序模拟和数值计算,得到实际应力-应变曲线和对应的“理论强度”点,从定性和定量上找出各部分影响因素的关系,判断出实际强度取值,得出“实验所得理论强度增加部分为惯性力与粘性力(以及其他阻力)影响”的结论,向原有工程规定发出挑战。并且结合“材料强度是材料固有属性”和“破坏的细观解释”初步建立起“混凝土动强度和静强度是同一所指”的论断。 之后,本文另就关于混凝土动力学实验中阻尼系数的取值问题进行研究,通过设定不同阻尼系数,不同加载工况,总结得到阻尼系数的取值与不同加载率之间的关系,从而证明了工程界在处理动力设计规范时,统一设定阻尼系数(一般设定为5%)的失误。并且根据不同的应力变化振荡情况确定不同加载速率下阻尼系数大小,也说明了工程中采用固定阻尼系数计算不同加载工况是错误的。 最后本文并且结合具体实验对于数值模拟结果进行比对,并针对工程实例提出了自己的想法,进一步阐明观点。


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