混凝土的抗爆性

1、 第18章 抗爆性能 18.1 結(jié)構(gòu)抗爆炸的特點 18.2 快速加載的材料性能 18.3 構(gòu)件性能118.1 結(jié)構(gòu)抗爆炸的特點爆炸：物質(zhì)內(nèi)含的能量，在一定的環(huán)境條件下觸發(fā)后瞬時間集中釋放的現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)工程遇到的爆炸分類： 燃料爆炸、工業(yè)粉塵爆炸、武器爆炸、定向爆破 核爆炸為例： 幾個名詞解釋 波陣面：當(dāng)核彈在空氣介質(zhì)中引發(fā)爆炸后，爆心的反應(yīng)區(qū)在瞬時內(nèi)產(chǎn)生極高的壓力，大大超過周圍空氣的正常氣壓（ ）。于是，形成一股高壓氣流，從爆心很快地向四周推進，其前沿猶如一道壓力墻面，稱為波陣面。 壓縮區(qū)、稀疏區(qū)。23 核爆炸對結(jié)構(gòu)的破壞作用，最主要的是空氣沖擊波的超壓直接摧毀結(jié)構(gòu)物。結(jié)構(gòu)承受爆炸或者撞擊的突發(fā)

2、性瞬間沖擊，它們的主要受力特點有： 荷載的特殊性：偶然性特殊作用 結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng) 作用在結(jié)構(gòu)上的一次脈沖性荷載簡化為4 結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)：在受到上述荷載的作用時和作用后，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動，內(nèi)力和變形值隨時間按一定規(guī)律變化。5 材料的高速加載或變形 應(yīng)變速度的巨大變化勢必將影響材料和結(jié)構(gòu)的強度與變形等力學(xué)性能。 結(jié)構(gòu)的形式618.2 快速加載的材料性能 18.2.1 試驗設(shè)備和方法718.2.2 鋼筋8 所以，快速加載（或變形）對鋼筋性能的主要變化是屈服強度的提高，而變形性能（包括延性）不受損失。918.2.3 混凝土混凝土棱柱體受壓構(gòu)件在不同加載速度下測量的應(yīng)力-應(yīng)變曲線10（2）快速加載的混凝土抗

3、壓強度和彈性模量 近似的定量結(jié)論：加載或變形速度每加大10倍，混凝土的抗壓強度約提高10%。11 （3）快速加載的混凝土抗拉強度和彈性模量 一般結(jié)論為：隨著加載速度的增大，混凝土抗拉性能的變化規(guī)律和抗壓性能相似，但抗拉強度的提高幅度較大（ ），峰值應(yīng)變的提高幅度相近（ ），彈性模量的提高幅度稍?。?）。12（4）快速加載對鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)強度的影響 一般的定性結(jié)論是：鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)強度在快速加載的提高幅度大于鋼筋強度的提高值，因而承受快速荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的鋼筋的錨固長度和搭接長度可采用正常荷載下的相同數(shù)值而確保安全。13 18.3 構(gòu)件性能 18.3.1 受彎構(gòu)件 等變形快速加載

4、試驗中的荷載（抗力）-跨中撓度（P-w）典型曲線14 一般性結(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。15 在設(shè)計或者驗算鋼筋混凝土構(gòu)件的抗爆性能時，遵循的一般原則如下：抗彎承載力剛度和變形配筋率的限制加強構(gòu)造措施1618.3.1 受壓構(gòu)件17 一般性結(jié)論： 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（ ， ），而的構(gòu)件破壞、變形性能和指標(biāo)等都與靜載構(gòu)件的無明顯差別。18第19章 抗高溫性能 19.1 結(jié)構(gòu)抗高溫概述 19.2 截面溫度場 19

5、.3 材料的高溫力學(xué)性能 19.4 混凝土的耦合本構(gòu)關(guān)系 19.5 構(gòu)件的抗高溫性能和抗高溫驗算1919.1 結(jié)構(gòu)抗高溫概述1.結(jié)構(gòu)抗高溫研究的必要性 .現(xiàn)行規(guī)范的適用范圍 .高溫給結(jié)構(gòu)帶來危害 .結(jié)構(gòu)工程常遇到的高溫情況 2.結(jié)構(gòu)工程中各種材料的抗火性能 木結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu)20 3.結(jié)構(gòu)抗火失效的判斷指標(biāo) （1） 承載力極限 （2） 阻火極限 （3） 隔熱極限 4.抗高溫的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點 （1） 不均勻溫度 （2） 材料性能嚴(yán)重惡化 （3） 應(yīng)力-應(yīng)變-溫度-時間的耦合本構(gòu)關(guān)系 （4） 截面應(yīng)力和結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布2119.2 截面溫度場19.2.1 溫度-時間曲線 溫度-時間曲線

6、隨機性大 標(biāo)準(zhǔn)的溫度時間-曲線22 19.2.2 材料的熱工性能平均線膨脹系數(shù)比熱容導(dǎo)熱系數(shù)熱擴散率2319.2.3 溫度場的確定 確定結(jié)構(gòu)溫度場時，一般采用如下幾種方法，可根據(jù)工程所要求的計算精度選擇： 簡化成穩(wěn)態(tài)的和線性的一維或二維問題，求解析解； 用有限元法或差分法，或二者結(jié)合的方法，編制計算機程序進行數(shù)值分析，有些通過的結(jié)構(gòu)分析程序可以計算簡單的溫度場問題； 制作足尺試件進行高溫試驗，加以實測； 直接利用有關(guān)設(shè)計規(guī)程和手冊所提供的溫度場圖表或數(shù)據(jù)。2425 19.3 材料的高溫力學(xué)性能. 鋼筋屈服強度和極限強度隨溫度升高而降低26. 鋼筋彈性模量隨溫度升高而降低27 鋼筋的高溫應(yīng)力-應(yīng)

7、變?nèi)€彈性直線橢圓曲線塑性水平段下降段2819.3.2 混凝土的基本性能. 立方體抗壓強度隨溫度的變化規(guī)律T=100 C，自由水蒸發(fā)，強度降低結(jié)合水脫出，強度可能超過常溫強度強度急劇下降強度持續(xù)下降29 . 溫度升高棱柱體抗壓強度降低、峰值應(yīng)變增大30 高溫下棱柱體強度與立方體強度的變化規(guī)律一致，但前者的下降幅度稍大，峰值應(yīng)變則隨溫度的升高而加快增長。31. 初始彈性模量和峰值變形模量隨溫度變化規(guī)律32 . 抗拉強度隨溫度升高而降低33 . 粘結(jié)強度隨溫度升高而降低34 . 混凝土高溫時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系35 19.4 混凝土的耦合本構(gòu)關(guān)系 研究內(nèi)容 實際工程結(jié)構(gòu)必然經(jīng)歷復(fù)雜的荷載（內(nèi)力）溫度

8、史，也包括升降溫過程的內(nèi)力重分布，混凝土的高溫本構(gòu)關(guān)系就是研究應(yīng)力、應(yīng)變、溫度和時間等四個因素的相互耦合關(guān)系。36應(yīng)力-溫度途徑恒溫下加載恒載下升溫37 19.4.1 抗壓強度的上、下限38 19.4.2 恒定應(yīng)力下的溫度變形和瞬態(tài)熱應(yīng)變瞬態(tài)熱應(yīng)變（ ）：在相同的溫度下，混凝土的自由膨脹應(yīng)變（ ）和應(yīng)力下的溫度應(yīng)變（ ）的差值。39 混凝土應(yīng)力-溫度途徑的影響40 19.4.3 短期高溫徐變41 19.4.4耦合本構(gòu)關(guān)系 混凝土在應(yīng)力和溫度共同作用下，按照應(yīng)力-溫度途徑的分解，可看作由三部分組成：恒溫下應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變、恒載下的溫度應(yīng)變和短期高溫徐變，總應(yīng)變?yōu)?219.5 構(gòu)件的抗高溫性能和抗高溫驗算.受彎構(gòu)件彎曲破壞為主拉區(qū)高溫 恒溫加載 恒載升溫 壓區(qū)高溫43 .軸心受壓構(gòu)件四面受火情況-棱柱體抗壓情況 極限承載力隨溫度而降低 三面受火情況-T400時為小偏壓 極限承載力隨溫度而降低，降低的幅度小于四面高溫的情況 44.壓彎構(gòu)件 三面高溫45兩面高溫46.不同荷載-溫度途徑的影響47.超