混凝土的抗爆性.ppt
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混凝土的抗爆性.ppt
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第18章抗爆性能,18.1结构抗爆炸的特点18.2快速加载的材料性能18.3构件性能,18.1结构抗爆炸的特点,爆炸:
物质内含的能量,在一定的环境条件下触发后瞬时间集中释放的现象。
结构工程遇到的爆炸分类:
燃料爆炸、工业粉尘爆炸、武器爆炸、定向爆破核爆炸为例:
几个名词解释波阵面:
当核弹在空气介质中引发爆炸后,爆心的反应区在瞬时内产生极高的压力,大大超过周围空气的正常气压()。
于是,形成一股高压气流,从爆心很快地向四周推进,其前沿犹如一道压力墙面,称为波阵面。
压缩区、稀疏区。
核爆炸对结构的破坏作用,最主要的是空气冲击波的超压直接摧毁结构物。
结构承受爆炸或者撞击的突发性瞬间冲击,它们的主要受力特点有:
荷载的特殊性:
偶然性特殊作用结构的动力反应作用在结构上的一次脉冲性荷载简化为,结构的动力反应:
在受到上述荷载的作用时和作用后,结构产生振动,内力和变形值随时间按一定规律变化。
材料的高速加载或变形应变速度的巨大变化势必将影响材料和结构的强度与变形等力学性能。
结构的形式,18.2快速加载的材料性能,18.2.1试验设备和方法,18.2.2钢筋,所以,快速加载(或变形)对钢筋性能的主要变化是屈服强度的提高,而变形性能(包括延性)不受损失。
18.2.3混凝土,混凝土棱柱体受压构件在不同加载速度下测量的应力-应变曲线,
(2)快速加载的混凝土抗压强度和弹性模量,近似的定量结论:
加载或变形速度每加大10倍,混凝土的抗压强度约提高10%。
(3)快速加载的混凝土抗拉强度和弹性模量,一般结论为:
随着加载速度的增大,混凝土抗拉性能的变化规律和抗压性能相似,但抗拉强度的提高幅度较大(),峰值应变的提高幅度相近(),弹性模量的提高幅度稍小()。
(4)快速加载对钢筋和混凝土之间的粘结强度的影响,一般的定性结论是:
钢筋和混凝土之间的粘结强度在快速加载的提高幅度大于钢筋强度的提高值,因而承受快速荷载的结构构件中的钢筋的锚固长度和搭接长度可采用正常荷载下的相同数值而确保安全。
18.3构件性能,18.3.1受弯构件等变形快速加载试验中的荷载(抗力)-跨中挠度(P-w)典型曲线,一般性结论:
快速加载情况下,钢筋混凝土梁的抗弯承载力明显提高,提高的幅度主要取决于钢筋的屈服强度(),而变形和延性与静载下构件的性能接近。
在设计或者验算钢筋混凝土构件的抗爆性能时,遵循的一般原则如下:
抗弯承载力刚度和变形配筋率的限制加强构造措施,18.3.1受压构件,一般性结论:
在快速加载(或变形)情况下,钢筋混凝土柱的极限承载力明显提高,提高的幅度主要取决于钢筋和混凝土的强度(,),而的构件破坏、变形性能和指标等都与静载构件的无明显差别。
第19章抗高温性能,19.1结构抗高温概述19.2截面温度场19.3材料的高温力学性能19.4混凝土的耦合本构关系19.5构件的抗高温性能和抗高温验算,19.1结构抗高温概述,1.结构抗高温研究的必要性.现行规范的适用范围.高温给结构带来危害.结构工程常遇到的高温情况2.结构工程中各种材料的抗火性能木结构钢结构混凝土结构,3.结构抗火失效的判断指标
(1)承载力极限
(2)阻火极限(3)隔热极限4.抗高温的钢筋混凝土结构的特点
(1)不均匀温度
(2)材料性能严重恶化(3)应力-应变-温度-时间的耦合本构关系(4)截面应力和结构内力重分布,19.2截面温度场19.2.1温度-时间曲线,温度-时间曲线随机性大,标准的温度时间-曲线,19.2.2材料的热工性能,平均线膨胀系数比热容导热系数热扩散率,19.2.3温度场的确定,确定结构温度场时,一般采用如下几种方法,可根据工程所要求的计算精度选择:
简化成稳态的和线性的一维或二维问题,求解析解;用有限元法或差分法,或二者结合的方法,编制计算机程序进行数值分析,有些通过的结构分析程序可以计算简单的温度场问题;制作足尺试件进行高温试验,加以实测;直接利用有关设计规程和手册所提供的温度场图表或数据。
19.3材料的高温力学性能,.钢筋屈服强度和极限强度随温度升高而降低,.钢筋弹性模量随温度升高而降低,钢筋的高温应力-应变全曲线,弹性直线椭圆曲线塑性水平段下降段,19.3.2混凝土的基本性能,.立方体抗压强度随温度的变化规律,T=100C,自由水蒸发,强度降低,结合水脱出,强度可能超过常温强度,强度急剧下降,强度持续下降,.温度升高棱柱体抗压强度降低、峰值应变增大,高温下棱柱体强度与立方体强度的变化规律一致,但前者的下降幅度稍大,峰值应变则随温度的升高而加快增长。
.初始弹性模量和峰值变形模量随温度变化规律,.抗拉强度随温度升高而降低,.粘结强度随温度升高而降低,.混凝土高温时的应力-应变关系,19.4混凝土的耦合本构关系,研究内容实际工程结构必然经历复杂的荷载(内力)温度史,也包括升降温过程的内力重分布,混凝土的高温本构关系就是研究应力、应变、温度和时间等四个因素的相互耦合关系。
应力-温度途径,恒温下加载,恒载下升温,19.4.1抗压强度的上、下限,19.4.2恒定应力下的温度变形和瞬态热应变,瞬态热应变():
在相同的温度下,混凝土的自由膨胀应变()和应力下的温度应变()的差值。
混凝土应力-温度途径的影响,19.4.3短期高温徐变,19.4.4耦合本构关系,混凝土在应力和温度共同作用下,按照应力-温度途径的分解,可看作由三部分组成:
恒温下应力产生的应变、恒载下的温度应变和短期高温徐变,总应变为,19.5构件的抗高温性能和抗高温验算,.受弯构件弯曲破坏为主拉区高温恒温加载恒载升温压区高温,.轴心受压构件,四面受火情况-棱柱体抗压情况极限承载力随温度而降低三面受火情况-T400时为小偏压极限承载力随温度而降低,降低的幅度小于四面高温的情况,.压弯构件三面高温,两面高温,.不同荷载-温度途径的影响,.超静定结构,19.5.3结构高温分析和近似计算,结构高温分析的一般原理1.确定温度-时间曲线及结构温度场2.确定材料高温本构关系3.以变形协调方程和平衡方程求解温度内力和变形结构高温分析的一般方法1.解析法2.数值方法3.实用计算方法,实用计算方法,
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