落锤冲击作用下钢筋混凝土短梁响应及破坏试验研究

摘要

钢筋混凝土短梁是建构筑物的关键承力构件，为研究其在冲击荷载作用下的动力响应及破坏机制，结合应变式传感器、高速摄影、数字图像技术（DIC）等测量手段，开展了不同冲击体质量、冲击速度和冲击能量下的落锤冲击试验。结果表明：（1）冲击荷载作用下钢筋混凝土短梁破坏形式表现为拱形震坍裂缝和整体弯曲变形，与浅梁破坏形式有明显差异；（2）钢筋混凝土短梁跨中轴向应变由拉应变转为压应变，随着冲击能量增加（18 061 J≤E≤49 831 J）,跨中轴向峰值拉应变、残余压应变均先增大后减小，钢筋混凝土短梁依次处于弹塑性挠曲变形、冲剪破坏模式阶段；（3）冲击荷载作用下钢筋混凝土短梁的裂缝萌生和扩展过程并不是单向的，裂缝多次多向扩展形成裂缝带，进而形成塑性铰，导致短梁整体破坏；（4）梁体变形程度主要取决于冲击速度而非冲击能量，具体表现相同冲击能量（30 000 J）下，随着冲击速度增加（5.53 m/s≤v≤7.13 m/s）,梁体跨中峰值挠度和残余挠度相应增大（26.81 mm≤w_p≤29.85 mm; 17.12 mm≤w_r≤21.66 mm）。研究成果可为钢筋混凝土短梁的抗冲击性能设计、拆除爆破工程设计提供试验依据和机制认识。

关键词

钢筋混凝土短梁 / 落锤冲击试验 / 冲击能量 / 动力响应 / 破坏机制

基金资助

湖北省自然科学基金项目（2022CFB874,2020CFA043,2021CFB541）; 湖北省重点研发计划项目（2020BCA084）; 湖北省教育厅科学研究计划指导性项目（B2022282）; 国家自然科学基金项目（52209131）; 武汉市知识创新专项项目（2023020201020444）