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高温下素混凝土SHPB抗冲击性能试验研究

禹琦  
【摘要】:近年来,建筑火灾事故频发,并常引起倒塌事故和煤气爆炸事故,对建筑结构同时造成高温和动态冲击荷载作用。另外,恐怖袭击事件时有发生,汽车炸弹等爆炸或者化工厂的爆炸作用也可能使结构同时遭受高温和动态效应荷载作用,导致建筑结构局部损坏、坍塌,甚至整体倒塌。本文运用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)装置和特制的高温试验炉进行了高温下混凝土的抗冲击试验,为评估高温下混凝土的动态力学性能和高温下混凝土结构抗冲击和抗倒塌设计提供参考。本文研究工作包括如下几个方面: (1)进行高温下SHPB冲击试验方法研究,采用试验测试和数值模拟相结合的方法确定升温制度来加热试件。 (2)进行了常温和高温下普通混凝土的静态试验研究,通过测试得到了各温度下普通混凝土的应力-应变曲线,分析了温度、水灰比和骨料等试验参数对普通混凝土的抗压强度和弹性模量等静态力学性能的影响规律。 (3)采用高分辨电子显微镜扫描得到了常温和高温下普通混凝土的微观结构,分析了温度、水灰比和骨料等试验参数对普通混凝土微观结构的影响,并结合以往的研究成果探讨了温度对普通混凝土力学性能影响的微观机理。 (4)进行了常温和高温下普通混凝土在冲击荷载作用下的动态力学性能试验研究,通过实测得到了高温下混凝土的应变、应力时程曲线和应力-应变关系曲线,分析了温度、冲击速度(应变率)、水灰比和骨料性质等试验参数对常温和高温下普通混凝土极限动态强度和变形性能的影响。提出了高温下混凝土的动态强度增大系数(Dynamic Increase Factor, DIF)关于温度和应变率的公式。


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