钢管粉煤灰混凝土是一种在钢管中填充粉煤灰混凝土的组合构件,是一种将粉煤灰混凝土和钢管的优点相结合的新型结构。粉煤灰混凝土具有较好的抗压能力,钢管材料具有较高的抗拉强度,使得粉煤灰混凝土构件具备承载力高、延性好、抗冲击性能强等特点。由于其加工、装载十分便利,所以在当前土建工程中得到广泛应用。粉煤灰较混凝土而言,其活性会有适当降低,这势必会影响构件的极限承载能力,使结构的安全性降低。目前,有关钢管粉煤灰混凝土动态荷载下的力学特性研究仍处在探索阶段,因此开展钢管粉煤灰混凝土构件的劈裂性能研究对保证工程结构的安全具有十分重要的意义。本文利用SHPB试验系统,进行钢管粉煤灰混凝土的冲击劈裂试验,通过改变粉煤灰掺量和混凝土等级两个指标,研究其对钢管粉煤灰混凝土动态劈裂性能的影响。研究内容如下:(1)阐述SHPB试验的基本原理和两个前提假设,即一维假设和应力均匀假设,并在假设的基础式上推导二波法公式和三波法公式。(2)进行C30、C40和C50混凝土的静态劈裂试验,得到其静态抗拉强度;同时,进行不同粉煤灰掺量的混凝土的静态劈裂试验,得到粉煤灰参量对混凝土静态抗拉性能的影响,为钢管粉煤灰混凝土冲击劈裂性能的研究提供必要的依据。(3)进行了不同冲击速度下钢管粉煤灰混凝土的冲击劈裂试验。根据SHPB试验原理,得到钢管粉煤灰混凝土冲击劈裂下的应力应变曲线、应力时程曲线和应变时程曲线等关系。结果表明,当混凝土强度相同,冲击速度相同情况下,粉煤灰掺量越多,动态极限强度降低;在冲击速度和粉煤灰掺量相同的情况下,随混凝土强度提高,强度增加,抗变形能力越好;在粉煤灰掺量和混凝土强度相同情况下,冲击速度的变化表现出明显的应变率效应,应力峰值也随冲击速度的提高而提高;试件破坏程度与动载冲击速度、混凝土强度和粉煤灰掺量有关。(4)研究钢管粉煤灰混凝土的能量耗散特征,通过分析SHPB试验中的入射能、反射能、透射能和吸收能的变化规律。发现,随着粉煤灰掺量的增加,吸能系数呈明显的下降趋势;高速冲击下,应变率效应明显。图[41]表[11]参[57]