压型钢板组合板和纤维混凝土板在落石冲击下抗冲击性能试验研究

摘要

混凝土板受落石强烈冲击时板底混凝土破碎崩落，崩落的混凝土碎块会对构筑物内的设备和人员造成威胁。压型钢板组合板在受冲击作用时，处于板底的压型钢板会对崩落的混凝土碎块形成兜底的作用，以减少不必要的损失。纤维混凝土改善了混凝土的抗拉性能，有助于防止混凝土板受冲击时的崩落。因此研究落石冲击下压型钢板组合板和钢纤维混凝土板的抗冲击性能试验具有重要的工程意义。　　通过落石冲击平台，分别研究了落石冲击下压型钢板组合板、钢纤维混凝土板和高延性纤维混凝土板的破坏试验。总结破坏试验后的现象、研究内容、研究工作及成果如下分别描述。　　通过改变落锤的高度来改变冲击能量和冲击速度，选取14m和10m高处分别直接冲击压型钢板组合板，探究落石冲击下压型钢板组合板破坏形态和抗冲击能力，总结试验现象、分析试验数据所得出的研究成果如下：　　（1）与普通混凝土板冲击现象相比，落锤冲击压型钢板组合板，板底的压型钢板具有较高的强度和良好的塑性变形能力，它能在混凝土受到破坏后变形，既有效消耗落石能量，还会将破碎的混凝土破块包裹，保护构筑物内的设备和人身安全。　　（2）为了对比分析不同工况下的试验结果，引入的一个无量纲参数冲击力能比系数。试验发现：冲击能量越大，组合板的破坏程度加剧，冲击力能比系数反而越小。　　将落锤提升至14m的高处直接冲击普通钢筋混凝土板、钢纤维混凝土板和高延性纤维混凝土板，通过对比相同冲击能量下普通钢筋混凝土板、钢纤维混凝土板和高延性纤维混凝土板的破坏试验，探究在混凝土中添加钢纤维和高延性纤维后板的抗冲击性能，研究成果如下：　　（1）与普通混凝土板试验现象相比，钢纤维混凝土板在受到冲击后板底面破坏区域面积减少了60%～90%；高延性纤维混凝土板在遭受到冲击后板底破坏区域面积减少了15%～60%。在混凝土板掺入的两种纤维后板底混凝土虽破碎崩落，但有效减缓冲击过程中板底混凝土的崩落。　　（2）与普通混凝土板试验数据相比，钢纤维混凝土板的冲击持续时间延长一倍，冲击力峰值减小了20%～55%，平均冲击力减少了19%～54%；高延性纤维混凝土板的冲击持续时间延长14%～33%，冲击力峰值减小了10%～43%，平均冲击力减少了14%～24%，这都表明两种纤维混凝土板都能提高混凝土的抗冲击性能。

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