冲击荷载下AFRP约束混凝土的动态力学特性及其应用

资料大小：300KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-08

资料介绍

冲击荷载下AFRP约束混凝土的动态力学特性及其应用
杨慧，张师，刘瑶志，丁力，乔忆炜
(1．空军工程大学航空航天工程学院，西安710038；2．济南军区联勤部，250000)
摘要：为探究芳纶纤维增强复合材料(AFRP)约束混凝土的动态冲击力学性能，采用 lOOu'un SHPB试验系
统对C30、C40、C5O三种基体强度等级的AFRP约束混凝土进行了动态冲击试验，得到了动态试验下的应力一应变
曲线。试验结果表明。高应变率冲击下，AFRP约束条件显著延长了混凝土试件的弹塑性阶段，其延性、强度都有明
显提高，并表现出应力率强化效应；约束层数的增加和基体混凝土强度的增大也有助于提高AFRP约束混凝土的抗
冲击性能。
关键词：芳纶纤维；约束混凝土；SHPB；动态冲击；抗震结构I．防护结构
Abstract：In order to explore the dynamic impact mechanical properties of Aramid Fiber Reinforced Polymer(AFRP)
confined concrete，the aynamic impact tests of AFRP confined concrete (C30，C40，C50)was carried out by using the
0100mm SHPB test system．and the dynamic stress—strain curves were obtained．The test results show that under the im—
pact of high strain rates，AFRP constraints can significantly extend the elastic—plastic stage of concrete specimens，and the
ductility and strength of the concrete improves significantly，meanwhile，it shows the stress hardening effect；In addition，
the increase of fiber cloth layers and the strength of core concrete also contribute to improving the impact resistance of
AFRP confi ned concrete．
Key words：AFRP；Confined concrete；SHPB；Dynamic impact；Seismic structure；Protective structure
中图分类号：TU528．572 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2014)07—53—04
0 前言
混凝土作为应用最广泛的建筑材料，其抗拉能
力远弱于抗压能力的缺陷已引起研究学者的广泛
关注。芳纶纤维增强复合材料(Aramid Fiber Rein—
forced Polymer．AFRP)是一种集诸多优点于一身的
优质建筑加固材料，能有效提高混凝土的抗压强
度。具有广阔的应用前景【。相较于其他纤维增强
复合材料，AFRP约束混凝土最大的优点在于破坏
前有明显征兆。在高应变率冲击作用下，能有效地
吸收轴向应变能和纵向动能【”。近年来，建筑结构的
工作状态及工作环境愈加复杂，时常会遭受地震、
爆炸和冲击荷载的损伤。因此，研究混凝土在冲击
荷载下的动态力学特性是十分必要的。目前，对
AFRP混凝土的研究主要集中在准静态力学性能方
面，如贺玲凤等口对其静态抗压性能进行了研究，
取得了大量成果，但关于其动态性能的研究还较少
报道。
为探究AFRP约束混凝土的动态力学性能，本
文采用OlOOmm 分离式霍普金森压杆试验系统
(Split Hopkinson Pressure Bax，SHPB)，研究了不同
应变率条件下C30、C40、C50三种基体混凝土在
基金项目：空军工程大学研究生创新基金(kgcx11003)。
AFRP约束前后的动态力学特性，并结合试验得出
的应力一应变曲线对其增强机理进行了分析。本研
究结论可为AFRP约束混凝土在受冲击荷载建筑中
的应用提供理论依据和技术指导。
1 AFRP约束混凝土的SHPB试验
1．1 原材料及试件制作
根据试验要求和目的配制C30、C40、C50三种
不同强度混凝土作为AFRP约束混凝土的基体。原
材料为：P·O 42．5R水泥：粒径5~20mm的石灰岩碎
石；细度模数为2．78的中砂；西安某公司产97型微
硅粉：广州某公司产FDN高效减水剂；北京某公司
产CAS一415型单向布单向芳纶纤维布和CFSRA／B
型树脂胶。各项性能指标见表1。经计算、试配与调
整。最后确定的各强度混凝土配合比见表2。
表1 芳纶纤维布及浸渍树脂胶的性能指标
根据试验装置原理和材料特性，设计AFRP约
束混凝土动态冲击试验试件为圆柱体，尺寸为097
mmx48 mm。经过28d标准养护后进行混凝土试件