混凝土高溫后靜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究.pdf

1、混凝土材料種類眾多，是目前使用最廣泛的工程材料，無論是民用建筑、交通設(shè)施還是化工廠房、國(guó)防工程，在其使用過程中都有可能受到高溫和沖擊荷載的作用，如果不了解此時(shí)混凝土材料的力學(xué)響應(yīng)，就不能合理的對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以研究混凝土材料在特殊環(huán)境下的力學(xué)性能十分重要。
　　本文的研究對(duì)象是工程建設(shè)中最常用的強(qiáng)度等級(jí)為C35的混凝土材料，研究方法包括力學(xué)性能試驗(yàn)研究和本構(gòu)模型理論研究?jī)刹糠?。?duì)于試驗(yàn)部分，將混凝土材料加工成非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的圓柱體試件

2、，再經(jīng)高溫加熱、自然冷卻或水冷卻處理，研究其靜力加載下的單軸抗壓、彈性模量和抗拉性能，動(dòng)力加載下的單軸抗壓性能；對(duì)于本構(gòu)方程建立部分，以O(shè)ttosen非線彈性本構(gòu)方程為基礎(chǔ)，加入溫度-冷卻損傷因子和應(yīng)變率強(qiáng)化因子，建立含2至4個(gè)特征參數(shù)的本構(gòu)方程，以試驗(yàn)為基礎(chǔ)優(yōu)化出參數(shù)值，并論證其適用性。具體的研究?jī)?nèi)容和得出的結(jié)論如下：
　　(1)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和靜力受壓彈性模量試驗(yàn)中，對(duì)常溫和經(jīng)四個(gè)高溫（300℃，400℃，600℃，800℃），

3、兩種冷卻方式處理的27個(gè)試件進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明混凝土材料的靜
　　力抗壓性能和彈性模量受溫度和冷卻方式影響很大，其中彈性模量和峰值應(yīng)力隨溫度的增大而減小，峰值應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變隨溫度的增大而增大；加熱溫度小于400℃時(shí)，水冷卻對(duì)峰值應(yīng)力的影響表現(xiàn)為增強(qiáng)，溫度較高則表現(xiàn)為減弱，對(duì)同溫度試件彈性模量的影響表現(xiàn)為削弱，對(duì)試件峰值應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變影響不大。劈裂抗拉試驗(yàn)中，對(duì)常溫和經(jīng)三個(gè)高溫，兩種冷卻方式處理的21個(gè)試件進(jìn)行巴西圓盤劈裂試驗(yàn)，

4、結(jié)果表明隨溫度升高，劈裂抗拉強(qiáng)度降低，其值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同溫度下的抗壓強(qiáng)度，水冷卻使材料劈裂抗拉性能削弱。
　　(2)動(dòng)態(tài)抗壓性能研究采用分離式霍普金森壓桿（SHPB-Split Hopkinson Pressure
　　Bar）試驗(yàn)，對(duì)常溫和經(jīng)歷四個(gè)高溫以及兩種冷卻方式處理的81個(gè)試件在三個(gè)中高應(yīng)變率（133/s，218/s，294/s）加載下進(jìn)行單軸沖擊壓縮試驗(yàn)，結(jié)果表明，應(yīng)變率對(duì)材料抗壓性能有明顯的增強(qiáng)效應(yīng)，隨著應(yīng)變率的增大