【摘 要】
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已建或在建的桥梁、航道防撞柱等结构都面临汽车、轮船等冲击荷载作用,严重时将造成重大安全事故。现如今,FRP约束混凝土结构在静态力学方面已有较多的研究,但对于在高速动态荷载作用下的研究较少。缺乏在爆炸、冲击荷载等高速动态荷载作用下的相关理论支撑,势必会对限制FRP约束结构在各领域的推广使用。因此,本文对中空GFRP-砂浆管结构在高速动态荷载作用下的动态力学特性进行研究,从而为FRP材料在工程中的进一
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已建或在建的桥梁、航道防撞柱等结构都面临汽车、轮船等冲击荷载作用,严重时将造成重大安全事故。现如今,FRP约束混凝土结构在静态力学方面已有较多的研究,但对于在高速动态荷载作用下的研究较少。缺乏在爆炸、冲击荷载等高速动态荷载作用下的相关理论支撑,势必会对限制FRP约束结构在各领域的推广使用。因此,本文对中空GFRP-砂浆管结构在高速动态荷载作用下的动态力学特性进行研究,从而为FRP材料在工程中的进一步推广提供理论参考。为了探究动载作用下GFRP(玻璃纤维)-砂浆管的动态拉伸破坏特性,采用分离式SHPB试验装置对两种空心率的水泥砂浆试件和GFRP-砂浆管试件进行动态拉伸试验。结果表明:空心率越小、冲击气压和壁厚越大,试件峰值抗拉强度越大;GFRP-砂浆管的峰值抗拉强度随GFRP管壁厚的增大而不断增大,在空心率0.292时,峰值抗拉强度随GFRP管壁厚增大呈对数函数递减,而在空心率0.187时,峰值抗拉强度随GFRP管壁厚增大呈对数函数递增。水泥砂浆试件峰值强度较低,应力-应变为“单峰”曲线,GFRP-砂浆试件相对于水泥砂浆试件抗拉强度显著增大,应力-应变为“双峰”曲线;GFRP-砂浆管试件峰值应变明显高于水泥砂浆试件,峰值应变具有明显的加载速率效应;两种试件的动态弹性模量随着冲击气压、空心率的变化规律差异化较大,水泥砂浆试件动态弹性模量比GFRP-砂浆管试件普遍较高。通过高速摄像机记录了 GFRP-砂浆管试件的动态破坏过程,水泥砂浆试件破坏程度与GFRP-砂浆管试件的破坏模式差异较大,无GFRP管时水泥砂浆试件呈对称四块破碎。在不同空心率和壁厚下,GFRP-砂浆管在0.5MPa-0.8MPa冲击气压下,内部充填水泥砂浆损伤程度不断加大,与入射杆的接触部分产生“楔形”破坏,但试件仍较为完整、破坏程度仍低于水泥砂浆试件,随着GFRP-砂浆管壁厚的增大,损伤程度降低,表明GFRP管对于水泥砂浆具有较好的保护作用,可较好的提升水泥砂浆的动态抗拉强度。图34 表7 参69
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