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冲击荷载作用下高强钢筋-UHPFRC梁动力响应研究

Study on the dynamic response of high-strength reinforced UHPFRC beams under impact loading
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摘要 高强钢筋具有优异的强度和延性,与超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)结合应用能够充分发挥两者的优势。为研究高强钢筋-超高性能纤维增强混凝土(高强钢筋-UHPFRC)梁在冲击荷载作用下的动力响应,该文结合落锤冲击试验与ABAQUS数值模拟,考察了纵筋配筋率、配箍率、冲击质量、冲击速度和剪跨比的影响。研究结果表明:冲击荷载作用下高强钢筋-UHPFRC梁的破坏模式主要为弯曲破坏;当纵筋配筋率从1.15%增加至1.53%时,梁的能量吸收率下降约10%;增设箍筋可以有效减小梁的挠度变形,但不改变其破坏模式;在相同冲击能量下,冲击质量对梁损伤的影响更为显著;弹塑性转角损伤评估结果表明:纵筋配筋率增大和剪跨比减小可以降低冲击荷载作用下梁的损伤程度;纵筋配筋率低于1.15%时可采用无腹筋设计,超过1.5%时建议配置箍筋以防止梁在冲击荷载下发生脆性破坏。 High-strength reinforcement is characterized with excellent strength and ductility,and when combined with ultra-high-performance fiber-reinforced concrete(UHPFRC),it leverages the strengths of both materials.To study the dynamic response of high-strength reinforced UHPFRC(HSR-UHPFRC)beams under impact loading,this work integrates drop-weight impact testing with ABAQUS numerical simulations to examine the effects of longitudinal reinforcement ratio,stirrup ratio,impact mass,impact velocity and shear span-to-depth ratio.The research findings indicate that under impact loading,HSR-UHPFRC beams primarily experience flexural failure.When the reinforcement ratio increases from 1.15%to 1.53%,the energy absorption efficiency drops by about 10%.Use of strrups can effectively reduce the deflection of the beam without altering its failure mode.Under the equivalent impact energy,the impact mass has a more pronounced effect on the damage of beam.Elastoplastic rotation damage assessments suggest that increasing the longitudinal reinforcement ratio and reducing the shear span-to-depth ratio can effectively mitigate the damage of beam under impact loading.When the longitudinal reinforcement ratio is less than 1.15%,a design without stirrups can be adopted.When it exceeds 1.5%,however,it is recommended that stirrups shall be provided to prevent brittle failure of beam under impact loading.
作者 邢智权 张威威 聂仁杰 王宗成 黄周锋 孙士远 陈誉 Xing Zhiquan;Zhang Weiwei;Nie Renjie;Wang Zongcheng;Huang Zhoufeng;Sun Shiyuan;Chen Yu(Collge of Civil Engineering,Fuzhou University,Fuzhou 350108,China;International and Hong Kong,Macaoand Taiwan Connection Laboratory of Structural Engineering,Fuzhou University,Fuzhou 350116,China;Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of the Ministry of Education,Bejing University of Technology,Beijing 100124,China;Fujian Construction Engineering Group Co.,Lid.,Fuzhou 350003,China;Zhongmin Mingtai Group Co,Ltd.,Xiamen 361006,China;Zhongqing Construction Co,Ltd.,Changchun 130000,China)
出处 《土木工程学报》 北大核心 2025年第5期27-40,共14页 China Civil Engineering Journal
基金 国家自然科学基金(52078138) 福建省住建厅科技计划(2022-K-164、2023-K-65)。
关键词 高强钢筋 超高性能纤维增强混凝土 冲击荷载 数值模拟 损伤评估 high-strength reinforcement ultra-high performance fiber-reinforced concrete impact loading numerical simulation damage assessment
作者简介 邢智权(1997-),男,硕士研究生。主要从事结构抗冲击方面的研究。;张威威(1998-),男,博士研究生。主要从事结构抗冲击方面的研究。;聂仁杰(1999-),男,博士研究生。主要从事桥梁健康监测和组合结构抗冲击方面的研究。;王宗成(1973-),男,学士,教授级高级工程师。主要从事施工管理和钢筋混凝土结构抗冲击方面的研究。;黄周锋(1993-),男,学士,工程师。主要从事施工管理和钢筋混凝土结构抗冲击方面的研究。;孙士远(1987-),男,学士,高级工程师。主要从事道路与桥梁施工技术和组合结构抗冲击方面的研究。;通讯作者:陈誉(1978-),男,博士,教授。主要从事结构抗冲击方面的研究。
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