考虑应变速率影响的混凝土动态特性的研究

资料大小：480KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2022-03-15

资料介绍

在地震荷载的作用下，不同的建筑物或者建筑物不同的部位，在不同的瞬时其应变率的变化各不相同，而 GB 50010---2002(混
凝土设计规范》仅给出了混凝土静态荷载下的强度和本构关系。因此，混凝土本构模型的动力研究是一个十分有意义的课题。结合以往对
混凝土动态特性研究，综述了混凝土材料动态力学性能的研究现状，分析了混凝土材料速率敏感性机理，对混凝土在单轴应力状态下的动
态强度和本构关系做出进一步深入探讨，指出混凝土本构关系研究中所存在的问题，提出主要的研究方向，为进一步的研究提供参考。
关键词：应变速率；本构关系；混凝土；动态特性；试验
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(20l0)02—0048—05
Strain rate effects on the dynam ic behavior of concrete
0，一rui ，SUYou-potb,2 LIU Yu ，NIGuo-wei ’。
(1a．College ofLight Industry；b College ofCivil and Architectural Engineering，Hebei Polytechnic University，Tangshan 063009，China；
2．Ea~hquake Engineering Research Center ofHebei，Tangshan 063009 China；
3．Hebei Energy Institute ofVocation and Technology ，Tangshan 063000，China)
Abstract： Under the influence ofthe earthquake loads，the strain rate in different buildings or different pans ofthe building changes at different
instant．However．GB 5001【卜一2002 “Concrete Design Code”only shows the strength and the constitutive relation ofconcrete under static load，
which make it very meaningful to understanding the dynam ic behaviors of concrete．The study of dynam ic prope~ies for concrete available are
overviewed and the mechanism of strain rate sensitivity discussed．Through these analysis．it points out the problems need to solved an d the deve1．
opment in dyn amic constitutive relation of concrete．which wil1 provide a refefence fo r fu rther stu dy．
Keyw ords： strain rate；constitutive relation；concrete；dyn amic behavior；test
0 引言
混凝土结构在其工作过程中都会遭遇各种动荷载的作用，例
如高层建筑要承受风荷载的作用，大坝要承受动水压力，各种结构
都可能要遭受地震荷载作用。虽然，这些荷载并不是时时刻刻都作
用在混凝土结构上，但由于它的不可预知，一旦出现，就会对结构
造成严重的损坏。混凝土材料的动态性能是当前大型混凝土结构
设计和抗震安全评价中的薄弱环节，尤其近年来，建筑遭受恐怖袭
击的事故屡屡发生，混凝土的动态特『生研究的重要性更显得突出。
由于混凝土结构所遭受的荷载的性质不同，导致其应变速
率变化很大。不同性质荷载作用下的应变速率如表 1所示。混凝
土材料属于速率敏感性材料，所以在不同性质的动态荷载作用
下，表现出不同的力学特性，此时仍用混凝土静态力学参数进
行计算会产生很大的误差。
表 1 不同性质荷载作用下混凝土应变速率的变化
目前，在混凝土结构在抗震设计中，只将强度、弹性模量等
力学参数提高一定的百分比作为动态力学参数，地震荷载作用
下考虑应变速率影响的混凝土本构关系也没有形成成熟的理论。
我国现行《水工建筑物抗震设计规范》_l】也是依据 1984年美国
垦务局 Raphealtn对 5座混凝土坝钻孔取样获得的试件进行混
凝土动力试验结果，规定：“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％；混凝土动态抗拉强度的
标准值可取为动态抗压强度标准值的 10％”。显然，这个结论也
没有反映应变率对混凝土本构关系的影响，只是采用单一的增
加强度系数的方法来评价混凝土动态力学性能，这种考虑是十
分初步的。而我国现行的GB 50010---2002(混凝土设计规范》哪
只给出了混凝土在静态荷载下的强度和本构关系，也没有考虑
到由于地震荷载的作用，不同的建筑物或者建筑物不同的部位，
在不同的瞬时其应变率的变化各不相同。因此，对混凝土在单
轴应力状态下的动态强度和本构关系做进一步深人探索，系统
进行不同加载速率下混凝土单轴拉压应力一应变全曲线的试验
和理论研究是急需进行的研究课题。