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混凝土作为军事和民用工程的主要建筑材料,在战争或恐怖袭击下,可能承受武器打击所产生的爆炸和冲击作用。这种作用具有高幅值和短历时的特点(表现为材料的高应变率,一般在 以上),其效应不同于一般的静载作用。因此进行材料的冲击力学性能及提高其抗冲击性能的方法两方面的研究具有重要意义。约束混凝土具有良好的力学性能,而玄武岩纤维布(简称BFRP)作为新材料具有较高的性价比。本文采用将连续玄武岩纤维布包裹于混凝土柱形试件外侧,通过侧向约束的方法来提高构件的力学性能。利用目前国内直径最大的?100mmSHPB为主要实验设备,研究了不同强度等级素混凝土试件及BFRP包裹混凝土试件的冲击性能;研究了冲击荷载下,玄武岩纤维布包裹混凝土试件的增强效果及增强机理;探讨了约束比和应变率对增强效果的影响。通过连续玄武岩纤维布包裹混凝土试件的抗冲击性能相关实验和理论研究,以及准静态下的实验研究,并与碳纤维材料包裹混凝土试件进行对比分析,对连续玄武岩纤维用于混凝土抗冲击加固的可行性、抗冲击设计及其理论进行了探索。最后,提出了BFRP包裹混凝土的新型防护结构遮弹层构想并进行了初步验证。研究表明,BFRP包裹混凝土构成的复合材料的抗冲击性能得到有效提高,包裹后的承载能力和变形能力均较素混凝土有较大增长,特别是变形能力的提高尤为显著;纤维约束混凝土的强度及极限应变均随约束比的增加而增长,特别是强度与约束比呈现很好的线性关系。研究发现,纤维包裹混凝土试件的破坏应以纤维的拉断为标准,BFRP包裹混凝土试件的应力-应变关系随着应变率的增加,在峰值应力处会持续较长的波动段,这个波动段性也是约束试件与非约束试件的重要区别。以玄武岩纤维包裹柱形构件为基本单元构成的蜂窝状遮弹层可对侵彻作用产生有效的防护。
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Degree: 工学博士
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Year: 2010
Language: Chinese
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