混凝土抗爆性能-课件

抗爆性能1/14/2025随着全球恐怖活动的日益泛滥，曾经很少遭受恐怖主义之害的我国，自20世纪80年代中期以来也屡次遭受恐怖活动的危害。恐怖活动最为常见和凶残的手段之一就是爆炸。重要的军事与民用设施始终是恐怖活动的首选目标。因此在设计中提高现有建筑物的抗爆等级，不仅仅是应对恐怖袭击的有效手段，更是满足战争紧急庇护的有效手段。除此之外，某些特殊的结构也对抗爆性能提出了非常高的要求，例如核电站的安全壳。1986年Chernobyl事故和2011年的福岛核电站事故都给我们带来了惨痛的教训。

这也对混凝土结构提出了特殊的要求，为了满足应对爆炸冲击这类特殊荷载的要求，有必要对混凝土的抗爆性能做出全面的研究。Imp——improve符号说明结构抗爆炸的特点1.1空气冲击波1.2结构承受爆炸或者撞击的突发性瞬间冲击的主要受力特点：（1）荷载的特殊性——瞬时性、不确定性。荷载值特别大。因此设计时候，与普通荷载情况有所不同。允许这类结构在达到设计荷载时候进入塑形屈服状态、出现较大的变形和裂缝，但是不得倒塌。（2）结构的动力反应——因为爆炸荷载持续时间非常短暂，并且应力波在结构构件中的传播非常迅速，所必爆炸荷载作用下结构构件的反应主要以整体振动为主，但是，由于应力波在构件内传播时会发生复杂的反射和折射，造成构件内存在复杂的应力区域，有时会引起构件局部严重破坏，从而使得构件承载力严重降低，所以应力波在构件内的传播有时也必须考虑。（3）材料的高速加载或变形——材料在冲击荷载作用下的特性与缓慢加载下的特性有着本质的区别，在爆炸空气冲击波荷载作用下，结构材料经受到毫秒级的快速加载，其应变速率可达／s，而常规静载材料试验的应变速率为／s左右，两者差别极大。（4）结构的形式——核爆炸不仅具有高级炸药的所有破坏特征，而且还具有核辐射、电磁脉冲、热辐射等其他影响。因而，核爆炸后，在其有效破坏范围内的地面结构必然荡然无存。岩土在地面空气冲击波作用下，内部也产生相应的应力波，对地下结构的影响也是很大的。快速加载试验设备和方法2混凝土构件在荷载高速作用下的受力性能与常速加载的比较

包括：材性、承载力和变形2.1爆炸荷载作用下固体材料的力学性能

材料在冲击荷载作用下的特性与缓慢加载下的特性有着本质的区别，在爆炸空气冲击荷载作用下，结构材料经受到毫秒级的快速加载，其应变速率可达10²—10³／s，而常规静载材料试验的应变速率

为/s左右，两者差别极大。材料动力快速加载试验表明，随应变速率的提高，材料内部发生了一系列物理化学变化，其力学特性主要表现在应力应变关系更为复杂，一些特征参数，例如强度、延性、弹性模量、阻尼比等均有不同程度的变化.钢（筋）和混凝土是混凝土结构常用的两种材料，所以钢（筋）和混凝土在冲击荷载作用下的材料特性一直是抗爆设计研究的热点。以下为钢筋在不同的应变速度加载情况下的试验曲线：混凝土材料具有明显的非线性特征，混凝土的非线性主要是由于内部微裂缝的存在而造成的，所以混凝土的非线性性能主要由微裂缝的生成、扩展和传播特性所决定，并且最终造成材料的破坏，混凝土的动力特性也主要是由于微裂缝的产生和扩展所决定的。以下为混凝土在不同加载速度下的受压、受拉试验曲线：结合以上曲线可以看出混凝土在快速加载的情况下的动力特性有以下特点：①混凝土材料是明显的应变率相关材料，屈服强度和瞬时应力随应变率的增加而增加，增加幅度与混凝土强度关系不大，拉、压屈服强度增加倍数与应变率成对数线性关系；②屈服应力所对应的轴向应变(临界应变)随应变率的增加而变化不大；③最大体积应变也随应变率的增加而增加；④耗能能力也随应变率的增加而增加；⑤初始弹性模量变化不大；⑥在应力水平较低时波松比变化不大。只有当应力水平较高，引起内部微裂缝迅速发展对，波松比相差较大，出于动态荷载作用下微裂缝发展较慢，所以，动荷载作用下波松比发生明显变化时的应力水平较高；⑦在动力荷载作用下，混凝土材料具有明显的损伤软化效应，循环荷载作用下，混凝土材料的失效与材料微裂缝的发展与材料的损伤累积有关。2.2构件的承载力和变形受弯构件受压构件上述实验结果可以得出一般性的结论：

快速加载情况下，钢筋混凝土梁的抗弯承载力明显提高，提高的幅度主要取决于钢筋的屈服强度，而变形和延性与静载下构件的性能接近。上述试验结果引出的一般性结论为：

在快速加载（或变形）情况下，钢筋混凝土柱的极限承载力明显提高，提高的幅度主要取决于钢筋和混凝土的强度，而构件的破坏形态、变形性能和指标值等都与静载构件的无明显差别