冲击荷载下节段预制拼装梁的响应与损伤评定

为获得冲击荷载下节段预制拼装梁的响应与损伤形态,文中开展了落锤冲击试验与数值模拟研究,得到了节段梁在冲击荷载下典型的剪切破坏特征。在验证有限元模型准确的基础上,通过截面损伤因子的损伤评定方法量化表达节段梁的损伤特征,研究了冲击位置和接缝数量等参数对节段梁损伤与冲击行为的影响。结果表明有限元得到的损伤和响应与试验结果吻合良好,基于截面损伤因子的损伤评定方法能够比较直观地表达节段拼装梁在冲击荷载下的损伤程度和损伤分布特征,为冲击荷载下节段预制拼装梁的设计提供支撑。冲击位置和接缝数量都显著影响节段预制拼装梁损伤形态和冲击行为。

冲击荷载下节段拼装梁的响应与破坏特征研究

由于节段拼装梁在接缝处混凝土和钢筋均不连续,导致其剪切破坏机制更加突出,冲击荷载作用会进一步加剧其破坏向更具局部特征的剪切破坏演变。为了解冲击荷载下节段拼装梁的响应与破坏特征,开展了试验梁落锤冲击试验,并结合LS-DYNA数值模拟分析,得到冲击荷载作用下梁的裂缝发展、破坏过程、形态等破坏特征,获得梁体变形、支座反力、内力分布等动力响应,揭示了节段长度、冲击能量、冲击作用位置等因素对节段拼装梁的动力响应与破坏特征的影响规律。结果表明:冲击荷载作用下节段拼装梁的局部剪切破坏特征突出,损伤和破坏位置集中于冲击作用点所在节段及接缝,典型破坏形式有斜截面破坏和接缝截面直剪破坏2种,冲击作用点与接缝的相对位置对破坏形式影响显著;混凝土和预应力筋的变形是冲击能量耗散的主要原因,普通钢筋耗能贡献可以忽略;梁体变形在接缝位置呈折线状,位移响应时间比整体梁更长,残余变形小;冲击作用点附近截面剪力峰值达到冲击力峰值的40%左右,较大剪力是导致节段拼装梁在局部形成斜截面破坏和直剪破坏的主要原因。