混凝土材料的动态性能是当前大型混凝土结构(如桥梁、高拱坝等)设计和抗震安全评价中的薄弱环节。本文在大量试验基础上对混凝土材料的动态性能及其发生机理进行了系统研究。 考虑到地震荷载作用下大型混凝土结构响应的特点,对混凝土进行了单向应力状态下的动态拉、压试验,系统研究了应变速率对混凝土强度及变形特性的影响,分析了在不同应变速率下强度、弹性模量、泊松比、临界应变以及吸能能力等特性的变化规律及其发生机理,给出了描述混凝土在不同应变速率下应力应变曲线的表达式;并对混凝土的动态破坏过程进行了探讨。 研究了混凝土材料在不同环境条件下的动态力学性能。对于处在不同环境下的混凝土结构,温度和湿度是其必须考虑的两个重要因素。本文对混凝土材料在不同温度和湿度条件下的动态拉伸和压缩性能进行了深入的分析,研究了在不同环境下混凝土动态强度和变形的变化规律;探讨了混凝土材料动态特性的发生机理,对混凝土强度与变形的速率敏感性从物理意义上给出了合理解释。 考虑到实际混凝土结构的受力特点,研究了荷载历史和加载方式对混凝土动态性能的影响作用。研究了混凝土在变幅循环荷载条件下的动态抗拉性能,考虑了初始静态荷载大小、循环频率以及循环增幅对混凝土动态强度和变形特性的影响;研究了不同初始静态荷载大小对混凝土动态抗压强度和变形特性的影响作用。对混凝土动态性能试验数据处理方法进行了研究,提出了采用人工神经网络方法对试验数据进行处理的新途径。 研究了混凝土材料在双向应力状态下的力学性能。试验中采用两种加载方式:一种为不同应变速率下的双向比例加载,另一种为保持一向恒定侧压下的动态压缩试验。研究了在双向应力状态下混凝土的强度、变形以及试件破坏形态随应变速率的变化规律;建立了双向应力状态下考虑应变速率影响的强度公式,并对八面体应力空间中剪切破坏面随应变速率的变化规律进行了探讨。 对三向应力状态下混凝土的动态性能进行了研究。试验中使混凝土处于三向应力状态:侧向保持恒定的围压,轴向施加不同速率的动态压缩荷载,研究了有围压条件下混凝土动态强度的变化规律,提出了考虑应变速率影响的强度准则;并对混凝土材料在不同围压下以及不同应变速率下的变形特性进行了深入分析。