冲击荷载作用下钢纤维全轻混凝土梁的力学性能研究

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随着交通事故、恐怖袭击和自然灾害等的频发,使得结构在服役过程中经常会遇到碰撞、爆炸等冲击荷载,可能会使结构丧失工作能力。免烧结粉煤灰陶粒混凝土具有轻质高强、耐久性好的特点,钢纤维的加入使得粉煤灰陶粒轻骨料混凝土在自重轻的同时提高韧性。钢纤维轻质混凝土梁作为建筑结构的主要承重构件,对其在冲击荷载作用下的力学性能进行研究十分必要。本文主要研究内容如下:(1)配制LC30级全轻混凝土和钢纤维全轻混凝土,进行混凝土材料的力学性能测试。研究了钢纤维类型、长径比、单掺和混合掺对其破坏特征和基本力学性能的影响。试验结果表明,粉煤灰陶粒轻骨料混凝土的破坏形态为典型的倒四锥型突然压坏,掺入钢纤维的试块,在静力加载时,试件表面出现细微竖向裂纹,试件破坏时仍为整体的立方体形式。(2)详细介绍试验过程及试验方案,并进行落重试验。利用落锤试验机对钢纤维粉煤灰陶粒混凝土梁进行了落锤冲击试验。试验参数分别为:配筋率、配箍率、截面高度、钢纤维掺量、掺入钢纤维的种类、单掺和混合掺钢纤维、落锤质量、落锤高度,用高速摄像机记录试验全过程。结果表明,梁体跨中都会产生楔形斜裂缝,裂缝宽度和裂缝出现区域各不同;在相同冲击荷载作用下,增加梁的配筋率、配箍率、钢纤维掺量、掺入钢纤维的长径比都会减小梁体跨中位移峰值和残余位移。(3)用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了试件梁的落锤冲击试验,将模拟结果与试验结果进行对比。结果表明,模拟结果与冲击载荷作用下梁的损伤形式一致,构件损伤与试验值吻合较好。可认为免烧结粉煤灰陶粒混凝土梁在冲击荷载下的模拟是合适的。模拟结果符合梁体在冲击荷载作用下的损伤形态,而且构件损伤与试验值吻合较好。
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