第九章 混凝土结构在冲击荷载下的性能
混凝土结构基本原理 第九章 构件受冲切和局部受压性能
局部受压净面积 2a Ac Al
Flu 0.9c l fc Aln
局部受压时的计 算底面积
Fl
A
r
l
Ab 局部受压时的强度提高系数 Al
2b
z
A
五、混凝土构件局部受压性能
2. 不配附加钢筋的局部受压承载力
Ab的确定——原则是Ab和Al同心对称
b b b b b Al 2a a Fl Ab Al b b b Ab Ab Al Al Ab A
局部荷载或集中反力作 用面积形状的影响系数 Flu
V=uA 45º0.7V=0.7ftA
1.2 1 0.4 s min 0.5 s h0 2 4um
临界截面周长与板截面有 效高度之比的影响系数
h0/2
二、无抗冲切钢筋板的冲切性能
1. 抗冲切承载力
Ac
Ab= Al
r z
A
Ab= Al Al
aaa
2b
五、混凝土构件局部受压性能
3. 配置附加钢筋的局部受压承载力
承载力计算公式
混凝土强度等级不超过 C50，取1.0；为C80，取 0.85，其间线性插值
钢筋范围内混凝土核芯面积 (从最外侧间接钢筋的外表 面算起) Flu
Acor Al
Flu 0.9(c l fc 2lv v cor f y ) Aln
若不满足改变截面尺寸或加柱帽
若Fl 0.7 f tumh0 , 可不配置抗冲切钢筋
按承载力公式计算抗冲切钢筋的用 量，且应满足构造要求
四、抗冲切承载力计算公式应用
2.既有构件的承载力计算
0.7 f tum h0 Flu max 0.5 f tum h0 0.8 f yv Asvu , 或 0.5 f tum h0 0.8 f y Asbu sin
钢筋混凝土在冲击载荷下的动态力学性能
钢筋混凝土在冲击载荷下的动态力学性能作者：姜芳， 陈涛， 宁建国， JIANG Fang， CHEN Tao， NING Jian-guo作者单位：姜芳,JIANG Fang(北京林业大学,工学院,北京,100083)， 陈涛,CHEN Tao(山东省肥城市公路局)， 宁建国,NING Jian-guo(北京理工大学,宇航科学技术学院,北京,100081)刊名：材料工程英文刊名：JOURNAL OF MATERIALS ENGINEERING年，卷(期)：2009(3)1.杨桂通塑性动力学 19982.姜芳钢筋混凝土材料动态力学性能的实验研究[学位论文] 20033.FOWLES R Dynamic Response of Material to Intense Impulsive Loading 19724.经福谦实验物态方程导引 19995.SEAMANN L Lagrange analysis for multiple stress or velocity gauges in attenuating waves 1974(10)6.FOWLES R;WILLIAMS R F Plane ware propagation in solids[外文期刊] 1970(01)7.GROTE D L;PARK S W;ZHOU M Dynamic behavior of concrete at high strain rates and pressures:I experimental characterization[外文期刊] 2001(9)8.陈江瑛;黄旭升;王礼立混凝土的动态损伤演化 20009.陈大年;HASSANI STS;尹志华混凝土的冲击特性描述[期刊论文]-爆炸与冲击 2001(02)10.胡时胜;王道荣混凝土材料动态本构关系 2000本文链接：/Periodical_clgc200903011.aspx。
混凝土的抗冲击性能及设计方法
混凝土的抗冲击性能及设计方法随着城市化进程的加快以及自然灾害的频发，对建筑结构的耐久性和安全性提出了更高的要求。
而混凝土作为一种常用的建筑材料，其在抵抗冲击载荷下的性能表现尤为重要。
本文将探讨混凝土的抗冲击性能及设计方法，并提供一些设计建议。
一、混凝土的抗冲击性能混凝土作为一种非常具有韧性的材料，具有较好的抗冲击能力。
其抗冲击性能主要取决于以下几个因素：1. 强度：混凝土的抗冲击性能与其抗压强度密切相关。
强度较高的混凝土能更好地抵御冲击载荷，减缓冲击力对结构的破坏。
2. 韧性：混凝土的韧性指其在受到冲击载荷时的延性表现。
具有良好韧性的混凝土能够吸收冲击能量，在一定程度上减缓冲击力对结构的损伤。
3. 密实度：混凝土的密实度与其抗冲击性能有关。
密实度高的混凝土能够更好地分散和承受冲击载荷，从而减轻对结构的影响。
二、混凝土的抗冲击设计方法为了保证混凝土在冲击载荷下的稳定性和安全性，设计人员需要采取一些措施来提高其抗冲击性能。
以下是一些常用的设计方法：1. 加强混凝土强度：增加混凝土的抗压强度可以提高其抗冲击性能。
在混凝土配比设计中，可以选择更高强度的水泥和骨料，并控制适量的水灰比，以提高混凝土的强度。
2. 采用纤维增强混凝土：纤维增强混凝土是在混凝土中加入钢纤维、聚丙烯纤维等增强材料，以提高混凝土的韧性和抗冲击性能。
这种方法能够有效地增强混凝土的抗裂性能，减轻冲击载荷对结构的影响。
3. 设计合理的结构形式：合理的结构形式对混凝土结构的抗冲击性能有着重要影响。
例如，在设计防爆建筑时，可以采用抗震设计的原则，增加结构的稳定性和抗冲击能力。
4. 考虑冲击载荷的大小和方向：在混凝土结构的设计中，需要考虑冲击载荷的大小和方向。
通过合理的结构布置和选取合适的材料，可以减轻冲击力对结构的作用。
5. 定期检测和维护：为了保证混凝土结构的抗冲击性能，需要定期进行检测和维护。
及时修补损坏部位，保持混凝土结构的完整性和稳定性。
钢筋混凝土结构受冲击的力学行为研究
钢筋混凝土结构受冲击的力学行为研究钢筋混凝土是建筑结构中最常用的材料之一，在建筑设计和施工中扮演着重要的角色。
然而，在建筑物受到外部冲击时，如地震、爆炸等，钢筋混凝土的力学行为会发生很大变化，极大地影响建筑物的稳定性和安全性。
因此，研究钢筋混凝土结构受冲击的力学行为，对于提高建筑物的抗冲击能力和防灾能力具有十分重要的意义。
钢筋混凝土受冲击的常见形式包括爆炸冲击、地震冲击和风载荷冲击等。
其中，爆炸冲击是最常见和最危险的一种冲击形式，因为爆炸威力大、范围广，会给建筑物造成严重的损伤。
另外，地震和风载荷冲击也是建筑物受冲击的常见形式，尤其是在地震多发地区和海岸地区。
钢筋混凝土结构在受冲击时，会发生很多力学行为，如压缩破坏、剪切破坏、弯曲破坏、撕裂破坏等。
其中，压缩破坏和剪切破坏是最常见的两种破坏形式。
压缩破坏是指混凝土在受到冲击载荷时，由于强度不够而发生破坏。
剪切破坏则是指混凝土在冲击载荷作用下发生剪切破坏的过程。
此外，钢筋混凝土结构在受冲击时还会发生弯曲破坏和撕裂破坏。
为了更好地了解钢筋混凝土结构受冲击的力学行为，需要进行大量的实验和数值模拟研究。
目前，国内外已经有很多学者对该问题进行了深入研究，提出了许多有用的结论。
例如，前人研究发现，钢筋混凝土结构在受到冲击载荷时，受力方式与静态荷载下的受力方式不同。
在静态荷载下，混凝土会均匀地受到压力，而在冲击载荷下，混凝土受力则会集中在冲击载荷作用的位置。
此外，前人研究还发现，强度较高的混凝土能够提高钢筋混凝土的抗冲击性能，并且混凝土的粘结强度和粘结长度也会影响钢筋混凝土的抗冲击能力。
除了实验研究外，数值模拟也是研究钢筋混凝土结构受冲击的重要手段之一。
数值模拟可以通过建立钢筋混凝土的数学模型，模拟其在受到冲击载荷下的力学行为，从而预测其响应和破坏过程。
通过数值模拟可以有效地降低实验研究的成本和时间，同时也能够更好地理解钢筋混凝土结构在受冲击时的力学行为。
近年来，有越来越多的学者使用数值模拟方法研究钢筋混凝土结构受冲击的力学行为，取得了一些有价值的成果。
混凝土在冲击载荷下的破坏机理和防护设计
混凝土在冲击载荷下的破坏机理和防护设计一、引言混凝土是建筑工程中常用的材料之一，其强度和耐久性都非常好，但在受到冲击载荷时容易发生破坏，给建筑物带来极大安全隐患。
因此，研究混凝土在冲击载荷下的破坏机理和防护设计具有重要意义。
二、混凝土在冲击载荷下的破坏机理1.冲击载荷的特点冲击载荷是指在极短时间内对物体施加的巨大力量，其特点是强度高、载荷时间短、载荷面积小、载荷方向复杂等。
2.混凝土的破坏模式混凝土在受到冲击载荷时，可能会出现以下几种破坏模式：(1)直接破坏：指混凝土在受到冲击载荷时，直接发生破坏，表现为混凝土表面出现裂缝和碎片。
(2)间接破坏：指混凝土受到冲击载荷时，由于其内部的应力分布不均匀，导致混凝土表面出现裂缝和碎片。
(3)剪切破坏：指混凝土在受到冲击载荷时，由于其内部的剪切应力过大，导致混凝土发生剪切破坏。
(4)压缩破坏：指混凝土在受到冲击载荷时，由于其受到的压缩应力过大，导致混凝土发生压缩破坏。
3.混凝土的破坏机理混凝土在受到冲击载荷时，其破坏机理主要有以下几个方面：(1)动态应力效应：冲击载荷的载荷时间短，导致混凝土内部应力分布不均匀，从而引起动态应力效应。
(2)弹塑性变形：混凝土是一种具有弹性和塑性特性的材料，受到冲击载荷时，其表现为弹性变形和塑性变形。
(3)惯性效应：冲击载荷在短时间内施加给混凝土，在惯性效应的作用下，混凝土内部出现动态应力，从而导致其破坏。
(4)破坏面形态：混凝土在受到冲击载荷时，其破坏面形态不规则，会引起混凝土表面的裂缝和碎片。
三、混凝土在冲击载荷下的防护设计混凝土在冲击载荷下容易发生破坏，因此需要采取相应的防护措施，下面介绍几种常见的防护设计方法：1.增加混凝土厚度：增加混凝土厚度可以增加其对冲击载荷的抵抗能力，从而减小破坏的可能性。
2.加固混凝土结构：通过在混凝土结构中加入钢筋等材料，可以提高其整体强度和稳定性，从而减小破坏的可能性。
3.采用防护层：在混凝土表层涂上防护层，可以提高其表面硬度和耐磨性，从而减小破坏的可能性。
冲击荷载作用下预应力混凝土梁的力学性能研究
冲击荷载作用下预应力混凝土梁的力学性能研究预应力混凝土结构作为十九世纪的一个重大发明被广泛地应用于大跨度、高层以及复杂的结构当中。
预应力混凝土梁在高速冲击作用下其强度本构关系与破坏性能显示出明显的与加载速率密切相关的特征。
随加载速率的提高,预应力混凝土梁的动力强度有明显的增高,即率相关效应,这一现象对大型结构的动力安全稳定性评价具有重大意义。
本文以落锤与预应力混凝土梁冲击为例,研究其动力本构关系与应变率的关系,观察不同速率的损伤断裂过程与破坏形态。
主要研究内容如下:(1)设计并制作了一台落锤冲击试验机,该落锤装置能够获得足够的能量以满足试验需求。
进行试验前,通过冲击条件测试,调整并确定了较为合适的铝锤头和铝垫片,并通过相关试验验证了冲击的稳定性和重复性,试验结果表明,该落锤装置具有较好的重复性与稳定性。
(2)完成一组预应力混凝土梁和素混凝土梁的静力试验,试验获得了试块在静力加载下的承载力、跨中位移以及破坏形态。
试验结果表明,素混凝土梁的静力承载力要远小于预应力混凝土梁。
(3)利用落锤冲击试验机,进行了预应力混凝土梁的横向冲击试验,试验中应变率范围为1s-1-3s-1。
试验的主要参数包括落锤冲击高度和质量、预应力以及配筋率。
同时,完成了一组素混凝土梁的冲击试验进行对比。
试验中采用高速摄像仪记录了冲击过程,通过测量记录了力时程曲线、加速度时程曲线、应变时程曲线以及试块受拉区的裂纹宽度。
试验结果表明,随着落锤质量和下落高度的增加,输入能量增加,试块受拉区的裂纹宽度越大;通过提高预应力和配筋率能够有效地延后试块裂纹的产生,并抑制裂纹的发展。
(4)统计分析了试验中系统的输入能量和预应力混凝土梁所吸收的能量,发现落锤在冲击试块的过程中存在着能量的损耗,包括铝锤头、铝垫片和力传感器发生塑性变形所消耗的能量。
同时,对冲击过程的能量转化作了简单的分析。
(5)采用三维离散元软件PFC3D对预应力混凝土梁的落锤试验进行了模拟,取得了比较好的效果。
冲击荷载作用下混凝土动力性能试验研究及有限元分析
冲击荷载作用下混凝土动力性能 试验研究
实验目的
本实验旨在研究冲击荷载作用下混凝土的动力性能，探讨其损伤和破坏过程， 为混凝土结构的抗冲击设计提供理论依据。
实验原理
冲击荷载作用下混凝土动力性能的研究涉及应力波在混凝土中的传播与衰减。 当冲击荷载作用于混凝土时，将产生应力波，该波在混凝土中传播并导致应力和 应变的动态变化。本实验主要冲击荷载作用下混凝土的动态抗压强度、阻尼比等 参数。
3、在相同冲击荷载作用下，配 筋率较高的梁其裂缝数量和宽度 均小于配筋率较低的梁。
1、冲击荷载对钢筋混凝土梁的抗压强度和屈服强度具有提升作用，但该提 升作用随梁的厚度和配筋率的增加而减小。
2、钢筋混凝土梁在冲击荷载作用下容易出现裂缝，且裂缝的数量和宽度随 着冲击能量的增加而增加。
3、增加梁的配筋率可以减少裂缝数量和宽度，提高梁的耐久性和安全性。
有限元分析
有限元分析作为数值模拟方法，可以有效地模拟混凝土在冲击荷载作用下的 动力性能。通过有限元分析，可以进一步探讨混凝土的应力分布、裂缝扩展等现 象。
有限元模型的建立
本分析采用有限元软件建立混凝土模型，根据实验结果设定材料属性、边界 条件和冲击荷载。模型中采用弥散裂缝模型模拟混凝土的裂缝扩展。
实验材料和方法
本实验采用C30混凝土，将制备好的立方体试件置于冲击试验机上，通过控 制冲击速度和冲击能量，对其进行冲击加载。实验过程中记录试件的动态抗压强 度、应变等数据，并观察试件的损伤和破坏过程。
实验结果
通过实验，我们得到了不同冲击速度和能量下混凝土的动态抗压强度、阻尼 比等数据。结果表明，冲击速度和能量对混凝土的动力性能有显著影响。随着冲 击速度的增加，混凝土的动态抗压强度和阻尼比逐渐增大。此外，试件在冲击过 程中出现了裂缝，且随着冲击能量的增加，裂缝数量和长度均有所增加。
钢筋混凝土构件在抗冲击荷载下的响应研究
钢筋混凝土构件在抗冲击荷载下的响应研究摘要：钢筋混凝土（Reinforced Concrete，简称RC）是一种常用的结构材料，广泛应用于建筑和桥梁等工程领域。
在一些特殊情况下，如地震、爆炸、冲击等极端荷载作用下，钢筋混凝土构件的性能和行为会发生较大的改变。
针对抗冲击荷载下钢筋混凝土构件的响应情况进行研究，可以为设计更加安全可靠的工程结构提供重要参考。
1. 引言钢筋混凝土构件具有较强的抗压和抗拉强度，同时具备良好的耐久性和可塑性。
然而，当遭受冲击荷载时，构件的受力状态将发生明显变化，可能出现塑性变形、开裂甚至破坏。
因此，研究在抗冲击荷载下钢筋混凝土构件的响应是至关重要的。
2. 冲击荷载的分类和特点冲击荷载是指突然或瞬间作用到构件上的大量动能，具有高能量和短时间的特点。
根据冲击荷载的性质和来源，可将其分为自然冲击和人工冲击两种类型。
自然冲击包括地震、洪水等自然灾害，而人工冲击则是指爆炸、碰撞等人为因素引发的冲击。
3. 钢筋混凝土构件在抗冲击荷载下的行为在抗冲击荷载作用下，钢筋混凝土构件的行为表现为动力响应和能量耗散过程。
构件内部的钢筋和混凝土将共同承担受力，可能发生开裂、塑性变形或破坏。
此外，构件的几何形状和细部构造也会影响其响应行为。
4. 抗冲击设计与加固措施为了提高钢筋混凝土结构在抗冲击荷载下的性能，可以采取诸如增加构件的尺寸和厚度、增加纵向和横向钢筋的配筋率、采用高强度材料等措施。
此外，合理的结构布置和连接方式也能有效提高结构的抗冲击能力。
5. 实验研究进展针对钢筋混凝土构件在抗冲击荷载下的响应研究，科研人员进行了大量的试验研究。
通过碰撞试验、爆炸试验等方法，研究了构件的受力、变形和耗能特性。
这些试验为设计更安全可靠的工程结构提供了重要依据。
6. 数值模拟方法除了实验研究，数值模拟方法在研究钢筋混凝土构件的抗冲击行为方面也得到了广泛应用。
有限元方法是一种典型的数值模拟方法，可以模拟构件在冲击荷载下的受力分布和变形情况。
冲击荷载作用下混凝土的断裂韧性研究
冲击荷载作用下混凝土的断裂韧性研究一、背景介绍混凝土是一种广泛应用于建筑、道路、桥梁等领域的材料，其力学性能的研究一直是工程领域关注的焦点。
在实际使用中，混凝土常常会受到冲击荷载的作用，如地震、爆炸等，因此研究混凝土在冲击荷载下的力学性能对于工程设计和安全评估具有重要意义。
断裂韧性是描述材料在受到载荷作用下的破坏行为的重要参数，其对于评估材料的强度、韧性、耐久性等性能具有重要作用。
因此，研究混凝土在冲击荷载下的断裂韧性是深入了解其力学性能的关键。
二、研究方法研究混凝土的断裂韧性需要对其受力性能进行测试和分析。
一般采用压剪试验、三点弯曲试验或冲击试验等方法进行研究。
其中，在冲击试验中，常见的试验方法有冲击弯曲试验、坠落球试验、冲击压缩试验等。
这些试验方法的原理是将混凝土试件受到一定的冲击载荷，通过测试其破坏过程和破坏能量来评估其断裂韧性。
三、研究成果许多学者对混凝土在冲击荷载下的断裂韧性进行了研究，并取得了一些成果。
以下是一些典型的研究成果：1. 冲击弯曲试验冲击弯曲试验是一种常用的研究混凝土断裂韧性的方法。
研究发现，混凝土的断裂韧性与试件尺寸、配合比、水胶比、强度等因素有关。
另外，添加纤维材料可以显著提高混凝土的断裂韧性。
2. 坠落球试验坠落球试验是一种模拟混凝土在冲击载荷下的破坏过程的方法。
研究发现，混凝土的断裂韧性与试件尺寸、配合比、强度等因素有关。
另外，在不同温度下进行坠落球试验，可以发现混凝土的断裂韧性在低温下有所提高。
3. 冲击压缩试验冲击压缩试验是一种用于研究混凝土在冲击荷载下的断裂韧性的方法。
研究发现，混凝土的断裂韧性与试件尺寸、配合比、水胶比等因素有关。
此外，添加纤维材料和颗粒细度分布合适的骨料可以显著提高混凝土的断裂韧性。
四、研究展望混凝土在冲击荷载下的断裂韧性研究是一个复杂而重要的课题，需要继续深入探索。
未来的研究可以从以下几个方面展开：1. 探究混凝土断裂韧性的微观机制，深入了解其破坏行为和破坏能量的来源和分配。
冲击荷载作用下钢筋混凝土梁性能试验研究共3篇
冲击荷载作用下钢筋混凝土梁性能试验研究共3篇冲击荷载作用下钢筋混凝土梁性能试验研究1冲击荷载作用下钢筋混凝土梁性能试验研究随着建筑和桥梁工程的不断发展，对钢筋混凝土梁在各种工况下的性能要求越来越高。
冲击荷载是在自然灾害或人为意外情况下常常遇到的一种突发荷载，对建筑物和桥梁的性能带来重大影响。
因此，了解冲击荷载对钢筋混凝土梁的影响，对建筑物和桥梁的设计和安全保障有着重要的意义。
本次研究采用四根相同尺寸的梁进行试验，梁长为2.8m，直径为0.3m。
试验中选用20号钢筋作为主筋，每根梁纵向配筋为5根，横向配筋为3根，都是直径为10mm的钢筋。
试验分别在0.15m、0.25m和0.35m的落差下进行，每个落差均进行3组试验数据的采集。
控制每根梁在试验过程中的边界角度不大于2度，试验数据的采集工作由数码仪器完成。
在不同冲击荷载下，对梁混凝土的受压变形和受拉变形进行测试。
对受压变形采用墨迹仪测量其中的裂口长度和宽度，同时采用激光位移计测量裂口处的变形量。
对受拉变形采用应变计进行测量。
试验结果表明，梁在落差较小的情况下能够承受较大的冲击荷载，随着落差的增加，梁的抗冲击性能逐渐下降。
进一步分析试验结果，发现落差越大，梁裂缝的长度和宽度越大，受拉变形也随之增加。
同时，试验结果还反映出跨度较小的梁在冲击荷载下的抗冲击性能更好。
这是因为跨度较小的梁在受到冲击荷载时，局部裂纹对整根梁的承载能力的影响更小。
总之，本次试验结果表明，冲击荷载会大大降低钢筋混凝土梁的性能，尤其是跨度较大的梁在受到冲击荷载时更为脆弱。
因此，我们应该加强建筑和桥梁的安全防护设施，以减少突发事件对建筑物和桥梁的损害。
同时，在建筑和桥梁的设计和施工过程中，应该考虑到各种突发情况所带来的影响，以提高建筑、桥梁的抗冲击能力。
冲击荷载作用下钢筋混凝土梁性能试验研究2钢筋混凝土梁作为建筑结构中常用的部件，其性能对结构的承载能力及安全性具有重要影响。
在工程实际中，往往存在着各种情况下的冲击荷载作用，这些作用对梁的性能产生不同程度的影响。
高质量混泥土的抗冲击性能与改进措施
高质量混泥土的抗冲击性能与改进措施混凝土是一种常用的建筑材料，它具有较高的强度和耐久性，但在遭受冲击荷载时，其抗冲击性能可能会受到一定程度的影响。
为了提高混凝土的抗冲击性能，研究人员采取了一系列改进措施。
本文将探讨高质量混凝土的抗冲击性能及其改进措施。
一、混凝土的抗冲击性能混凝土是由水泥、骨料和细集料按一定比例调配混合而成的人工石材。
它的抗压强度和耐久性在很大程度上决定着其抗冲击性能。
一般来说，混凝土的抗冲击性能可以通过以下几个方面来进行评估。
1. 抗冲击能力：混凝土在遭受冲击荷载时能够承受的能量，即抗冲击能力。
抗冲击能力高的混凝土能够减少冲击荷载对结构的影响。
2. 压裂能力：混凝土在遭受冲击荷载时能够抵抗压裂破坏的能力。
良好的压裂能力可以提高混凝土的整体抗冲击性能。
3. 韧性：混凝土在冲击过程中的变形能力，即韧性。
韧性高的混凝土能够抵抗冲击荷载的破坏，降低结构的损伤程度。
4. 渗透性：混凝土的渗透性对其抗冲击性能也有一定影响。
渗透性小的混凝土能够减少冲击荷载的渗透和扩散，提高结构的稳定性。
二、改进措施为了提高混凝土的抗冲击性能，研究人员进行了大量的实验和研究，并提出了一系列的改进措施。
1. 添加纤维材料：在混凝土中添加合适数量的纤维材料，如聚丙烯纤维、碳纤维等，可以有效地提高混凝土的韧性和抗冲击能力。
纤维材料可以增加混凝土的抗拉强度和抗裂能力，减少冲击荷载造成的损伤。
2. 使用高性能水泥：采用高性能水泥制备混凝土，可以提高混凝土的抗冲击性能。
高性能水泥具有较高的早期强度和耐久性，能够增加混凝土的整体强度和抗压能力。
3. 优化配合比：通过调整混凝土的配合比，可以改善其抗冲击性能。
合理的配合比可以提高混凝土的致密性和韧性，增加其抗冲击能力。
4. 使用掺合料：掺合料是指将天然矿物质或工业废弃物加入混凝土中作为替代部分水泥的材料。
掺合料的使用可以提高混凝土的抗冲击性能，减少冲击荷载对结构的影响。
5. 引入新材料：随着科学技术的不断发展，研究人员还不断引入新材料来改进混凝土的抗冲击性能。
冲击荷载下混凝土材料的力学性能分析
ｔ
ａ ２ ｍｍ １ Ｌ＝ ５
２材 料 和 方 法 ． 本 文 采 用 了 Ｔ ｙｏ ａｌ ｒ圆柱 撞 击 实 验 的模 型 ， 即各 部 分 构 件 都 是 直 径 ｄ相 同 的 圆柱 体 。 为 了得 到更 多 数 据 进 行 相 互 比 较 ． 别 做 了 两 组 不 分 同直 径 大 小 （ ２ ｒ 和 ｄ＝ ０ ｄ＝ ５ ｍ ａ ２５ ｍｍ） 的数 值 模 拟 实 验 来 进行 讨 论 。 模 型 由四 部 分 组 成 ： 弹 、 射 杆 、 凝 土 试 件 和 透 射 杆 。数 值 模 子 入 混 拟 流程 为 ：在 Ａ Ｓ ／Ｓ Ｄ Ｎ 前 处 理 Ｐ Ｅ ７中建 立 实 体 模 型 并 进 Ｎ ＹＳＬ — Ｙ Ａ ＲＰ
被广泛采用的一种。 主要 用 于确 定 材 料 在 高 应 变 率条 件 下 的动 态 力 学
性 能 ， 为 材 料 与 结 构在 冲击 载 荷 作 用 下 安 全 及 可 靠 性 设 计 提 供 了 重 它 要 的研 究 基 础 。近 一 、 十 年 来 ， 泛 采 用 Ｓ Ｐ 二 广 Ｈ Ｂ装 置 来 做 冲 击 实 验 。 本 文 利 用 霍 普 金 森 压 杆 （ＨＰ 的基 本 原 理 ， Ｓ Ｂ 杆 受 钢 子 弹 冲 Ｓ Ｂ） 在 ＨＰ 击 作 用 下 ． 数值 模 拟 的方 法 研 究 混 凝 土 试 件 的 动 态力 学 性 能 测 试 。 用 混 凝 土 冲 击 问题 的研 究 一 直 是 个 活 跃 的 领 域 ． 国 内外 有 关 这 方 从 面 的文 献 资料 来 看 ， 试 验 、 程 模 型 以 及 经 验 公 式 推 导 方 面 做 了 大 在 工 量 的研 究 工 作 ． 究 的重 点 主要 集 中在 混 凝 土 的 本 构 模 型 和 各 种 冲 击 研
混凝土抗冲击性能测试及应用研究
混凝土抗冲击性能测试及应用研究混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施工程中的重要材料。
在现实的使用环境中，混凝土可能会受到各种冲击和力的作用，因此了解混凝土的抗冲击性能对于确保结构的安全和可靠非常重要。
为了评估混凝土的抗冲击性能，并找到合适的应用方式，科学家和工程师们进行了大量的研究和实验。
一、混凝土抗冲击性能的重要性及测试方法混凝土结构在地震、爆炸或其他外力冲击下可能会承受巨大的应力和变形，因此评估混凝土的抗冲击性能对于确保结构安全非常关键。
混凝土抗冲击性能的评估通常包括以下几个方面的测试：1. 压缩性能测试：通过对混凝土试样进行静态压缩测试，可以评估混凝土在受到冲击时的最大承载能力和变形特性。
2. 拉伸性能测试：通过对混凝土试样进行拉伸测试，可以评估混凝土在受到拉伸冲击时的强度和变形特性。
3. 冲击性能测试：通过对混凝土试样进行冲击测试，可以评估混凝土在受到动态冲击载荷时的抗冲击能力和能量吸收能力。
4. 动力学性能测试：通过对混凝土试样进行高速撞击测试，可以评估混凝土在高速冲击下的响应和变形特性。
以上测试方法可以结合使用，从不同角度对混凝土的抗冲击性能进行全面评估。
二、混凝土抗冲击性能的应用研究混凝土的抗冲击性能在各个领域都具有广泛的应用。
以下是一些典型的应用研究：1. 建筑结构抗震研究：地震是造成建筑结构毁坏的主要原因之一。
通过研究混凝土的抗冲击性能，可以改进建筑物的耐震性能，从而降低地震带来的损失。
2. 基础设施工程研究：桥梁、隧道、码头等基础设施工程在使用过程中可能会遭受车辆、水流等冲击力的作用。
研究混凝土的抗冲击性能，可以提高这些结构的安全性和稳定性。
3. 冲击防护材料研究：混凝土的抗冲击性能也可以用于开发冲击防护材料。
在军事领域，可以将混凝土应用于建造冲击吸能结构，以达到保护军事设施和人员安全的目的。
4. 高速列车运行研究：高速列车在高速运行时会产生冲击波，对桥梁和隧道等结构造成压力。
冲击荷载作用下混凝土裂纹扩展特性试验研究及数值模拟
冲击荷载作用下混凝土裂纹扩展特性试验研究及数值模拟一、研究背景混凝土是建筑工程中常用的材料之一，其具有高强度、耐久性好等优点。
然而，在荷载作用下，混凝土容易发生裂纹，从而影响其性能和寿命。
因此，深入研究混凝土在荷载作用下的裂纹扩展特性对于保障建筑结构的安全和稳定具有重要意义。
二、试验设计1.试验目的本次试验旨在研究荷载作用下混凝土的裂纹扩展特性，探究裂纹扩展的规律，为混凝土结构的设计提供参考。
2.试验材料试验采用普通混凝土，其配合比为水泥：砂：石子=1:2:3，水灰比为0.5。
3.试验方法采用拉伸试验法，将混凝土试样置于拉伸试验机上，施加渐进式荷载，观察试样的裂纹扩展情况。
试验过程中，记录荷载-位移曲线，以及裂纹扩展长度与荷载之间的关系。
4.试验步骤步骤一：制备混凝土试样，按照配合比将水泥、砂、石子、水拌和均匀，制成直径为150mm，高度为300mm的圆柱形试样。
步骤二：将试样放置于拉伸试验机上，施加荷载，并记录荷载-位移曲线。
步骤三：在荷载作用下观察试样的裂纹扩展情况，并记录裂纹长度与荷载之间的关系。
5.试验结果分析试验结果显示，随着荷载的逐渐增加，混凝土试样出现了不同程度的裂纹，随着荷载的继续增加，裂纹长度也逐渐加大。
在试验过程中，裂纹的扩展呈现出不稳定的趋势，即裂纹长度不断增加，但增长速度不断减缓。
此外，试验结果还表明，混凝土试样的受力性能随着裂纹的扩展而逐渐下降。
三、数值模拟为了更加深入地研究混凝土在荷载作用下的裂纹扩展特性，本研究选用有限元分析法对混凝土试样的裂纹扩展进行模拟。
具体模拟步骤如下：1.建立有限元模型首先，根据混凝土试样的几何尺寸和试验条件，建立混凝土试样的有限元模型。
为了准确反映混凝土的非线性特性，采用弹塑性模型对混凝土进行建模，并在模型中考虑混凝土的各向异性。
2.施加荷载在有限元模型中，施加与试验中相同的荷载并进行计算。
在模拟过程中，记录混凝土试样中裂纹的产生和扩展情况。
混凝土的抗冲击性能
混凝土的抗冲击性能混凝土是一种常见的建筑材料，广泛应用于各种工程领域，例如道路、桥梁、建筑物等。
在实际使用中，混凝土所承受的冲击力往往是无法预测和避免的，因此混凝土的抗冲击性能对于工程结构的安全和稳定性至关重要。
本文将探讨混凝土的抗冲击性能及其相关因素。
一、混凝土的冲击力传递机制混凝土的抗冲击性能与其内部结构和组成有密切关系。
在冲击作用下，冲击力首先传递到混凝土的外表面，随后沿着混凝土内部的颗粒间接传递。
混凝土的颗粒结构决定了其内部空隙的大小和分布情况，进而影响到冲击力的传递和分散。
同时，混凝土中的粘结材料也起着关键作用，它可以吸收部分冲击能量，缓解外部冲击对混凝土的直接影响。
二、混凝土的抗冲击性能与材料特性有关1. 压缩强度：混凝土的抗冲击性能与其压缩强度密切相关。
压缩强度越高，混凝土在冲击力下的变形和破坏能力越强。
2. 韧性：混凝土的韧性是指其在受力过程中能够吸收和消散大量的能量，以及在断裂前能够发生明显的塑性变形。
增加混凝土的韧性可以提高其抗冲击性能。
3. 密实度：混凝土的密实度是指其颗粒间的紧密程度。
密实度越高，意味着混凝土内部的孔隙空间越小，因此冲击力传递的路径也越复杂，能量损失也更大。
4. 抗裂性：混凝土的抗裂性能对于抵抗冲击力的破坏具有重要作用。
抗裂性较好的混凝土可以有效防止冲击力引起的裂缝扩展和破坏。
三、提高混凝土的抗冲击性能的方法1. 优化配合比：通过合理设计混凝土的配合比，可以使其具有更高的密实度和压缩强度，从而提高其抗冲击性能。
适当增加水灰比、使用细骨料和减少空隙率等方法都可以改善混凝土的性能。
2. 添加改性剂：合理选择和添加改性剂，如增塑剂、增韧剂和纤维等，可以显著改善混凝土的抗冲击性能。
这些改性剂可以提高混凝土的韧性和抗裂性。
3. 考虑结构连续性：在工程设计中，应当考虑结构的连续性，避免出现“脆性点”，即某一部位的冲击破坏可能导致整个结构的倒塌。
四、混凝土抗冲击性能的评估方法目前，有多种方法可用于评估混凝土的抗冲击性能，包括冲击试验、数值模拟和理论分析等。
冲击荷载下钢筋混凝土梁的性能及损伤评估
冲击荷载下钢筋混凝土梁的性能及损伤评估赵武超;钱江;张文娜【摘要】基于落锤冲击试验,通过数值模拟研究钢筋混凝土梁在冲击荷载下的抗冲击性能和损伤机理.针对冲击荷载局部效应明显和持时短暂等特点,提出基于截面损伤因子的损伤评估方法;采用参数分析方法研究了箍筋间距、边界条件、冲头形状和面积以及冲击位置对钢筋混凝土梁的动态响应和损伤程度的影响.结果表明:基于截面的损伤评估方法能够比较直观地描述梁体损伤沿长度方向的分布;端部的固支约束可以有效地改变钢筋混凝土梁的耗能机制,并能提高梁的抗冲击承载潜力;冲击位置会直接影响梁体的裂缝分布和破坏模式;碰撞接触面积和冲头形状也对梁的损伤分布具有一定的影响.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】12页(P108-119)【关键词】钢筋混凝土梁;冲击荷载;动态响应;耗能机制;损伤评估【作者】赵武超;钱江;张文娜【作者单位】同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092【正文语种】中文【中图分类】O342随着恐怖袭击、偶然撞击事故的不断增加，结构的抗冲击性能在防护工程、结构工程乃至国防工程中备受关注。
由于混凝土材料的广泛应用和冲击荷载的复杂性，钢筋混凝土结构的抗冲击性能研究一直是工程防灾减灾领域的重要课题之一。
国内外很多学者对钢筋混凝土构件的动态抗冲击性能进行了一系列试验和数值研究。
Loedolf[1]采用前端带有缓冲器的水平摆锤来研究在硬碰撞情况下钢筋混凝土柱的动态响应和破坏模式。
Fujikake等[2]对不同配筋率的钢筋混凝土梁进行了落锤冲击试验，并建立了预测构件冲击响应的双自由度弹簧-质量模型。
Saatci等[3]通过落锤试验研究了钢筋混凝土梁的抗剪机制对其抗撞性能的影响。
赵德博等[4]采用落锤冲击试验对钢筋混凝土梁的抗冲击性能和研究方法进行了讨论。
钢筋混凝土框架结构在冲击荷载下的响应分析
钢筋混凝土框架结构在冲击荷载下的响应分析钢筋混凝土框架结构是一种广泛应用于高层建筑和重要工程中的结构形式。
在面临冲击荷载（如地震、爆炸等）的情况下，了解结构的响应特性对于确保结构的安全性和抗灾性非常重要。
因此，钢筋混凝土框架结构在冲击荷载下的响应分析成为结构工程领域一个重要的课题。
冲击荷载可能引起结构的变形、应力和动力响应，进而影响结构的稳定性和完整性。
因此，对于钢筋混凝土框架结构在冲击荷载下的响应分析需要考虑以下几个方面。
首先，冲击荷载的作用机理需要进行有效的建模和分析。
钢筋混凝土框架结构在冲击荷载下受到的外部冲击力可以模拟为一个时间历程积分的过程。
建立合适的冲击荷载模型是进行响应分析的前提，可以使用数值模拟方法来模拟冲击荷载的作用。
其次，需要对结构的动力特性进行分析。
在冲击荷载下，结构的固有频率、振型和阻尼特性可能发生变化，这将影响结构的响应。
可以利用有限元分析或模态分析等方法，获得结构的固有频率和振型，并进一步分析结构的阻尼特性。
然后，需要对结构的变形和应力进行分析。
冲击荷载会引起结构的位移和应力增加。
在计算结构的变形和应力时，可以使用弹性力学理论和塑性理论。
可以通过有限元分析等方法，将结构的材料特性和几何特性纳入计算，以获得结构的变形和应力分布。
此外，还需要对结构的破坏和失效进行评估。
当冲击荷载超过结构的抗冲击能力时，结构可能会发生破坏和失效。
评估结构的破坏和失效需要考虑材料的损伤和破坏模型，并进行结构的性能评估。
最后，结构的抗冲击改造和增强措施也需要考虑在冲击荷载下的响应分析中。
钢筋混凝土框架结构可以通过加固、加筋和改善连接节点等措施来增强其抗冲击能力。
通过分析和模拟不同的抗冲击改造和增强方法，可以评估结构的抗冲击性能，并优化结构的设计。
综上所述，钢筋混凝土框架结构在冲击荷载下的响应分析是一个复杂而重要的研究领域。
通过建立合适的冲击荷载模型、分析结构的动力特性、计算结构的变形和应力、评估结构的破坏和失效，并优化结构的设计和改造，可以提高钢筋混凝土框架结构的抗冲击能力，确保结构的安全性和抗灾性。
冲击作用下混凝土裂纹扩展的力学特性研究
冲击作用下混凝土裂纹扩展的力学特性研究混凝土是一种常见的建筑材料，具有优异的力学性能和耐久性。
然而，在实际使用中，混凝土常常会受到外界力的作用，导致裂纹的产生和扩展。
特别是在地震、爆炸等冲击载荷作用下，混凝土的裂纹扩展更为明显，严重影响其力学性能和使用寿命。
因此，对冲击作用下混凝土裂纹扩展的力学特性进行研究具有重要的理论和实际意义。
冲击载荷作用下混凝土裂纹扩展的力学特性是由多种因素综合影响的，其中包括混凝土的力学性质、裂纹形态、裂纹扩展路径、加载速率等。
本文将从这些方面对冲击作用下混凝土裂纹扩展的力学特性进行详细的研究。
一、混凝土的力学性质混凝土的力学性质是决定其裂纹扩展特性的重要因素之一。
混凝土的力学性质包括弹性模量、抗拉强度、抗压强度、剪切强度等。
冲击载荷作用下，混凝土受到瞬间的高应力，容易引起裂纹的产生和扩展。
弹性模量越高的混凝土，其抵抗裂纹扩展的能力越强。
抗拉强度、抗压强度和剪切强度也是影响混凝土裂纹扩展的关键参数。
通常情况下，混凝土的抗拉强度和剪切强度都比抗压强度低，因此在冲击载荷作用下，混凝土的拉伸和剪切应力容易超过其极限强度，从而导致裂纹的产生和扩展。
二、裂纹形态和扩展路径混凝土的裂纹形态和扩展路径是决定其裂纹扩展特性的重要因素之一。
混凝土在冲击载荷下，一般会出现三种类型的裂纹：拉伸裂纹、剪切裂纹和压缩裂纹。
拉伸裂纹主要分布在混凝土的表面，剪切裂纹主要分布在混凝土内部，而压缩裂纹则是在混凝土内部发生的。
裂纹扩展路径的选择取决于裂纹的形态和混凝土的力学性质。
三、加载速率加载速率也是决定混凝土裂纹扩展特性的重要因素之一。
加载速率越高，混凝土受到的应力和变形速率就越大，从而容易引起裂纹的产生和扩展。
在冲击载荷作用下，混凝土的加载速率通常非常高，因此裂纹扩展速度也非常快。
四、冲击载荷作用下混凝土裂纹扩展机理冲击载荷作用下，混凝土的变形和裂纹扩展机理比较复杂。
一般认为，混凝土受到冲击载荷作用后，首先出现的是拉伸裂纹，然后是剪切裂纹和压缩裂纹。
混凝土抗冲击性能试验原理
混凝土抗冲击性能试验原理一、引言混凝土是建筑工程中常用的一种材料，其具有优异的力学性能和耐久性。
然而，在一些特殊情况下，如地震、爆炸等自然灾害或人为破坏，混凝土结构可能会受到冲击载荷，从而导致结构的破坏。
因此，对混凝土抗冲击性能的研究具有重要的意义。
本文将介绍混凝土抗冲击性能试验的原理。
二、试验原理混凝土抗冲击性能试验主要是通过模拟实际工程中可能出现的冲击载荷，来评估混凝土结构的抗冲击性能。
根据不同的试验方法和目的，混凝土抗冲击性能试验可以分为多种类型，如冲击载荷试验、爆炸试验等。
1.冲击载荷试验冲击载荷试验是一种常用的混凝土抗冲击性能试验方法。
其原理是利用冲击载荷作用于混凝土试件，通过观察试件的破坏模式和残余变形等参数来评估混凝土结构的抗冲击性能。
常用的冲击载荷试验方法包括自由落锤试验、冲击板试验、球形撞击试验等。
其中，自由落锤试验是最为常用的一种方法。
其试验原理是利用一定高度的自由落锤撞击混凝土试件，通过记录落锤撞击时的能量、落锤撞击时试件的应力应变状态等参数，来评估混凝土的抗冲击性能。
2.爆炸试验爆炸试验是一种模拟实际工程中可能出现的爆炸载荷，评估混凝土结构的抗冲击性能的试验方法。
其原理是利用炸药或爆炸产生的冲击波作用于混凝土试件，通过观察试件的破坏模式、残余变形等参数来评估混凝土结构的抗冲击性能。
爆炸试验一般包括室内爆炸试验和室外爆炸试验两种。
其中，室内爆炸试验是常用的一种方法。
其试验原理是将炸药放置在混凝土试件内部，通过控制炸药的量和位置，来模拟不同的爆炸载荷。
通过记录试件受到爆炸载荷时的应力应变状态等参数，来评估混凝土的抗冲击性能。
三、试验设备混凝土抗冲击性能试验需要使用一些专用设备。
常用的试验设备包括冲击试验机、爆炸试验设备等。
1.冲击试验机冲击试验机是用于进行冲击载荷试验的专用设备。
其主要由落锤、试验台、传感器等组成。
通过控制落锤的高度和重量，来模拟不同的冲击载荷。
同时，通过传感器等设备，记录试件受力时的应力应变状态等参数。
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第九章 钢筋混凝土结构在冲击荷载下的性能
冲击荷载 钢筋混凝土动态力学性能 混凝土的动态本构关系 冲击荷载、快速荷载作用下的粘结性能
第一节 冲击荷载
一、冲击荷载、应变率的概念
冲击荷载：在短时间内出现的荷载。 应变率：单位时间的应变。
二、冲击荷载的特点
特点：单向性、高幅值、持续时间短。
0,d
/ 0,s
.
d
/
.
s
0.02
五、动态弹性模量
Ed
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ES
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1.0
~ 1.5
问题：如何理解？
第三节 混凝土的动态本构关系
一、国外学者提出的模型
c
k1k2kf1ck21fc z0.00220k.01k032k1k0.002k01.k03022k1k3
四、飞射物对混凝土靶体的冲击力
飞射物对混凝土靶体的冲击力：刚性冲击（浸彻、碎落、脱痂、冲 塞、穿透）；柔性冲击。
第一节 冲击荷载
1.计算浸彻深度和脱痂厚度的公式 美国国防研究委员会(NDRC)提出的简化公式：
当x / d 2.0时，
x
4 KWN
v
1.8
1/
2
d d 1000d
二、清华大学的研究结果
光圆钢筋在静荷载作用下的黏结强度和动荷载作用下的黏结强度几乎没有变 化；变形钢筋的黏结强度则明显提高。
第一节 冲击荷载
2.冲塞混凝土
vp vu vt ,
Fh t
C KN
d 2 vu
vt
2 Gz
第一节 冲击荷载
五、冲击的荷载—时间曲线
1.混凝土结构物受到飞射物冲击时的冲击力时程曲线
第一节 冲击荷载
2.飞机冲击靶体的冲击力时程曲线
第一节 冲击荷载
3.汽车对钢筋混凝土护栏的冲击力时程曲线
三、冲击荷载的分类
1.柔性冲击：在冲击过程中，材料的力学性能和静态相比相差不大。 2.刚性冲击：在冲击过程中，必须考虑材料的动应变效应。 3.一次冲击、多次冲击（周期性冲击、非周期性冲击） 4.低速冲击（每秒几十米）、高速冲击（每秒几百米） 、超高速冲击（每秒千米以上） 。
第一节 冲击荷载
第一节 冲击荷载
第一节 冲击荷载
4.爆炸荷载—时间函数曲线
第二节 钢筋混凝土动态力学性能
一、应变率对钢筋性能的影响
第二节 钢筋混凝土动态力学性能
二、应变率对混凝土抗拉强度的影响
第二节 钢筋混凝土动态力学性能
三、应变率对混凝土抗压强度的影响（普通混凝土、高强混凝土）
第二节 钢筋混凝土动态力学性能
四、应变率对混凝土变形的影响
0.002k1k3
二、我国学者提出的模型
E0
2
3
t.
E1
0
exp
t 1
d
t.
E2
0
exp
t 2
d
第四节 冲击荷载、快速荷载作用下的粘结性能
一、动荷载对粘结性能的研究方向
1.单调加载下，加载速率对粘结性能的影响 2.低周反复荷载作用下，粘结性能的退化的研究