混凝土抗爆性能-課件

抗爆性能1/14/2025隨著全球恐怖活動的日益泛濫，曾經(jīng)很少遭受恐怖主義之害的我國，自20世紀(jì)80年代中期以來也屢次遭受恐怖活動的危害?？植阑顒幼顬槌Ｒ姾蛢礆埖氖侄沃痪褪潜āＶ匾能娛屡c民用設(shè)施始終是恐怖活動的首選目標(biāo)。因此在設(shè)計中提高現(xiàn)有建筑物的抗爆等級，不僅僅是應(yīng)對恐怖襲擊的有效手段，更是滿足戰(zhàn)爭緊急庇護的有效手段。除此之外，某些特殊的結(jié)構(gòu)也對抗爆性能提出了非常高的要求，例如核電站的安全殼。1986年Chernobyl事故和2011年的福島核電站事故都給我們帶來了慘痛的教訓(xùn)。

這也對混凝土結(jié)構(gòu)提出了特殊的要求，為了滿足應(yīng)對爆炸沖擊這類特殊荷載的要求，有必要對混凝土的抗爆性能做出全面的研究。Imp——improve符號說明結(jié)構(gòu)抗爆炸的特點1.1空氣沖擊波1.2結(jié)構(gòu)承受爆炸或者撞擊的突發(fā)性瞬間沖擊的主要受力特點：（1）荷載的特殊性——瞬時性、不確定性。荷載值特別大。因此設(shè)計時候，與普通荷載情況有所不同。允許這類結(jié)構(gòu)在達(dá)到設(shè)計荷載時候進入塑形屈服狀態(tài)、出現(xiàn)較大的變形和裂縫，但是不得倒塌。（2）結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)——因為爆炸荷載持續(xù)時間非常短暫，并且應(yīng)力波在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的傳播非常迅速，所必爆炸荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng)主要以整體振動為主，但是，由于應(yīng)力波在構(gòu)件內(nèi)傳播時會發(fā)生復(fù)雜的反射和折射，造成構(gòu)件內(nèi)存在復(fù)雜的應(yīng)力區(qū)域，有時會引起構(gòu)件局部嚴(yán)重破壞，從而使得構(gòu)件承載力嚴(yán)重降低，所以應(yīng)力波在構(gòu)件內(nèi)的傳播有時也必須考慮。（3）材料的高速加載或變形——材料在沖擊荷載作用下的特性與緩慢加載下的特性有著本質(zhì)的區(qū)別，在爆炸空氣沖擊波荷載作用下，結(jié)構(gòu)材料經(jīng)受到毫秒級的快速加載，其應(yīng)變速率可達(dá)／s，而常規(guī)靜載材料試驗的應(yīng)變速率為／s左右，兩者差別極大。（4）結(jié)構(gòu)的形式——核爆炸不僅具有高級炸藥的所有破壞特征，而且還具有核輻射、電磁脈沖、熱輻射等其他影響。因而，核爆炸后，在其有效破壞范圍內(nèi)的地面結(jié)構(gòu)必然蕩然無存。巖土在地面空氣沖擊波作用下，內(nèi)部也產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力波，對地下結(jié)構(gòu)的影響也是很大的?？焖偌虞d試驗設(shè)備和方法2混凝土構(gòu)件在荷載高速作用下的受力性能與常速加載的比較

包括：材性、承載力和變形2.1爆炸荷載作用下固體材料的力學(xué)性能

材料在沖擊荷載作用下的特性與緩慢加載下的特性有著本質(zhì)的區(qū)別，在爆炸空氣沖擊荷載作用下，結(jié)構(gòu)材料經(jīng)受到毫秒級的快速加載，其應(yīng)變速率可達(dá)102—103／s，而常規(guī)靜載材料試驗的應(yīng)變速率

為/s左右，兩者差別極大。材料動力快速加載試驗表明，隨應(yīng)變速率的提高，材料內(nèi)部發(fā)生了一系列物理化學(xué)變化，其力學(xué)特性主要表現(xiàn)在應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系更為復(fù)雜，一些特征參數(shù)，例如強度、延性、彈性模量、阻尼比等均有不同程度的變化.鋼（筋）和混凝土是混凝土結(jié)構(gòu)常用的兩種材料，所以鋼（筋）和混凝土在沖擊荷載作用下的材料特性一直是抗爆設(shè)計研究的熱點。以下為鋼筋在不同的應(yīng)變速度加載情況下的試驗曲線：混凝土材料具有明顯的非線性特征，混凝土的非線性主要是由于內(nèi)部微裂縫的存在而造成的，所以混凝土的非線性性能主要由微裂縫的生成、擴展和傳播特性所決定，并且最終造成材料的破壞，混凝土的動力特性也主要是由于微裂縫的產(chǎn)生和擴展所決定的。以下為混凝土在不同加載速度下的受壓、受拉試驗曲線：結(jié)合以上曲線可以看出混凝土在快速加載的情況下的動力特性有以下特點：①混凝土材料是明顯的應(yīng)變率相關(guān)材料，屈服強度和瞬時應(yīng)力隨應(yīng)變率的增加而增加，增加幅度與混凝土強度關(guān)系不大，拉、壓屈服強度增加倍數(shù)與應(yīng)變率成對數(shù)線性關(guān)系；②屈服應(yīng)力所對應(yīng)的軸向應(yīng)變(臨界應(yīng)變)隨應(yīng)變率的增加而變化不大；③最大體積應(yīng)變也隨應(yīng)變率的增加而增加；④耗能能力也隨應(yīng)變率的增加而增加；⑤初始彈性模量變化不大；⑥在應(yīng)力水平較低時波松比變化不大。只有當(dāng)應(yīng)力水平較高，引起內(nèi)部微裂縫迅速發(fā)展對，波松比相差較大，出于動態(tài)荷載作用下微裂縫發(fā)展較慢，所以，動荷載作用下波松比發(fā)生明顯變化時的應(yīng)力水平較高；⑦在動力荷載作用下，混凝土材料具有明顯的損傷軟化效應(yīng)，循環(huán)荷載作用下，混凝土材料的失效與材料微裂縫的發(fā)展與材料的損傷累積有關(guān)。2.2構(gòu)件的承載力和變形受彎構(gòu)件受壓構(gòu)件上述實驗結(jié)果可以得出一般性的結(jié)論：

快速加載情況下，鋼筋混凝土梁的抗彎承載力明顯提高，提高的幅度主要取決于鋼筋的屈服強度，而變形和延性與靜載下構(gòu)件的性能接近。上述試驗結(jié)果引出的一般性結(jié)論為：

在快速加載（或變形）情況下，鋼筋混凝土柱的極限承載力明顯提高，提高的幅度主要取決于鋼筋和混凝土的強度，而構(gòu)件的破壞形態(tài)、變形性能和指標(biāo)值等都與靜載構(gòu)件的無明顯差別