高溫后鋼管混凝土抗多次沖擊力學性能試驗研究

摘要：采用分離式霍普金森壓桿（SHPB）裝置進行常溫和高溫后（100 ℃，300 ℃，500 ℃和700 ℃）鋼管混凝土多次抗沖擊性能試驗研究，通過測量試件的應變時程曲線和應力時程曲線，分析其高溫后的抗沖擊動力特性.試驗結果表明，高溫后鋼管混凝土經歷多次沖擊后無明顯強度劣化，仍具有良好的抗多次沖擊力學性能，適合做為抗火災倒塌與軍事上抗高溫和重復爆炸、沖擊作用的結構.

關鍵詞：抗沖擊性能；鋼管混凝土；高溫后；動態強度

中圖分類號： TU398 文獻標識碼：AExperimental Study on the Dynamic Behavior

近年來，隨著城市化的飛速發展與建筑密度和高度的增加，建筑火災事故頻繁發生，造成了相當數量的倒塌事故；同時一些重要的建筑也面臨著恐怖襲擊可能造成的高溫火災爆炸或沖擊威脅.因此，需開始考慮建筑結構火災（高溫）后的抗沖擊設計和抗倒塌設計.

鋼管混凝土不僅具有承載力高、塑性和韌性好、抗震性能優越、施工方便等優點，且具有良好的耐火性能、火災后力學性能與抗火災倒塌能力［1-2］.因此，鋼管混凝土也應具有良好常溫下和火災（高溫）后抗沖擊力學性能.國內外學者進行了混凝土在沖擊荷載作用下的動態力學性能研究［3-6］，而鋼管混凝土在爆炸和沖擊荷載作用下的力學性能研究相對較少.陳肇元等［7］，Prichard和Perry［8］用落錘實驗機進行了鋼管約束混凝土的沖擊試驗；Xiao等［9］進行了鋼管混凝土與約束鋼管混凝土SHPB和高速輕氣炮沖擊試驗；李珠等［10］對16根鋼管混凝土短柱進行了軸向沖擊試驗研究；鄭秋［11］進行了鋼管混凝土落錘沖擊試驗研究；Huo等［12］進行了15個高溫下鋼管混凝土SHPB抗沖擊性能試驗研究；任曉虎等［13］進行了高溫后鋼管混凝土短柱落錘動態抗沖擊試驗研究.上述試驗結果均表明，鋼管混凝土無論是在常溫下還是高溫下（后）均具有良好的抗沖擊性能，這主要是由于組成鋼管混凝土的鋼管和核心混凝土之間相互貢獻、協同互補、共同工作［1］，使之具有更好的高溫下（后）抗沖擊力學性能.

4 結論

通過對不同溫度作用后鋼管混凝土進行SHPB抗沖擊試驗研究，得到如下結論：

1）隨溫度的升高，高溫后鋼管混凝土極限強度明顯下降，但仍有良好的變形能力和后期承載能力，即高溫后鋼管混凝土具有良好的抗沖擊能力.

2）多次沖擊下高溫后鋼管混凝土強度和耗能結果表明，高溫后鋼管混凝土具有良好的抗多次沖擊的能力，說明鋼管混凝土可用于抗火災倒塌與高溫抗爆和抗沖擊的結構中.參考文獻

［1］ 韓林海.鋼管混凝土結構

理論與實踐［M］. 北京:科學出版社， 2004， 1-22， 69-74， 373-422

HAN Linhai. Concretefilled steel tubular structurestheory and practice［M］. Beijing: The Science Press， 2004， 1-22， 69-74， 373-422.

［2］ 林平洲，祝總成，李至鈞.試評鋼管混凝土結構的耐火性能［J］. 工業建筑， 1996， 26(9): 7-11.