围压作用下混凝土动态力学性能试验研究

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1、围压作用下混凝土动态力学性能试验研究2012刘晨硕士防灾减灾及防护工程陶俊林教授ClassifiedIndex:TU506+.6U.D.C:624SouthwestUniversityOfScienceandTechnologyMasterDegreeThesisExperimentalStudyOnDynamicMechanicalPropertiesofConcreteUnderConfiningPressureGrade:2012Candidate:LiuchenAcademicDegre

2、eAppliedfor:MasterSpeciality:CivilEngineeringSupervisor:Taojunlin(Professor)May.23,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名

3、：日期：关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要混凝土是目前世界上使用最普遍的建筑材料之一。处于不同应力状态下时，混凝土的强度和变形特性也会有所不同。在实际生活中，混凝土处于围压状态下的情况大量存在，如隧道工程中的衬砌结构、地下掩

4、体结构、钢管混凝土柱中的混凝土等。同时，混凝土结构在使用期内不仅承受着静态载荷，在一些特殊情况下还会承受冲击、爆炸等动态载荷。混凝土承受动态载荷时，其力学性能不同于承受静态载荷时。因此，研究混凝土材料在围压作用下的动态力学性能具有重要的意义。本文的研究工作主要包括以下几个方面：（1）混凝土的单轴静动压缩试验研究采用压力试验机对不同初始强度的混凝土试件进行静态单轴压缩试验。采用SHPB试验装置，对不同初始强度混凝土试件进行3种应变率（10/s~40/s）下的冲击压缩试验。试验结果表明，低初始强度的

5、混凝土对应变率的增强效应更为敏感，并获得了考虑混凝土初始强度和应变率对DIF影响的关系式。（2）主动围压作用下混凝土的SHPB试验研究本文通过重新设计的主动围压装置，仅使试件受到围压加载，再与SHPB试验装置联合形成一套三轴SHPB试验装置。并利用三轴SHPB试验装置对不同围压(5MPa和10MPa)作用下，不同初始强度混凝土试件进行不同冲击速度(10~18m/s)下的压缩试验。试验结果表明围压对混凝土峰值应力的增强效应随着混凝土初始强度的升高而减弱。（3）主动围压作用下混凝土SHPB试验的数值

6、模拟采用LS-DYNA程序，模拟主动围压作用下混凝土的SHPB试验，验证了几何模型、材料模型及参数的合理性和可行性。对波导杆受围压作用时杆中的应力波进行分析，结果表明，随着波导杆受围压作用段长度的增加，计算得到的试件应变偏大，应力偏小，且随着围压的增大，透射波减小得越严重。在主动围压的SHPB试验中，应使围压仅作用在试件上，才能保证试验结果的准确性。对混凝土在10MPa主动围压作用下经受冲击荷载的破坏形态进行数值模拟，计算结果表明混凝土试件表现为斜剪切破坏，呈现出韧性材料的破坏特点。关键词：初始

7、强度SHPB主动围压应变率数值模拟西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractConcreteasoftoday'smostwidelyusedbuildingmaterial.Indifferentstressstate,theconcretestrengthanddeformationwillchange.Indailylife,thestateofconcreteunderconfiningpressureiscommon,suchasbeingliningstructurein

8、tunnelengineering,undergroundbunkersstructures,theconcreteontheinsideofCFSTcolumns,etc.Inspecialcircumstancesconcretestructuresmightbesubjectedtodynamicloadsinadditiontowithstandingstaticloads.Whentheconcreteisloadingondynamicload,itsmechanicalperfor