爆炸荷载下钢筋混凝土T梁的应变与损伤
蔡路军 杜 刚 高 琴
【摘 要】摘 要 为了探究在爆炸荷载作用下，钢筋混凝土T梁桥的损伤状况及动态响应规律，制作了钢筋混凝土T梁桥，预先埋入5个压电智能骨料用以监测桥梁模型的损伤状态，在翼板和腹板粘贴6组应变片，测量在爆炸荷载作用下的模型应变值的变化规律，进行对比分析。结果表明，模型翼板上的相同测点位置的横向应变均大于其纵向应变，腹板上的相同测点位置的纵向应变均大于其横向应变；利用智能骨料的主动监测技术，监测结果显示了模型内部的损伤程度。说明压电智能骨料可以对模型在爆炸荷载作用后的损伤程度提供判定依据；应变结果与损伤结果均显示，钢筋混凝土T梁桥的翼板比腹板更容易破坏。
【期刊名称】科学技术与工程 【年(卷),期】2018(018)025 【总页数】6
【关键词】关键词 爆炸荷载 钢筋混凝土T梁桥 智能骨料 损伤 交通运输
中图法分类号 U441.3；
2018年4月4日收到2014年湖北省自然科学基金(CFB823)和湖北省教育厅科学研究计划重点项目(D20151105)资助
引用格式：蔡路军, 杜 刚, 高 琴. 爆炸荷载下钢筋混凝土T梁的应变与损伤[J]. 科学技术与工程， 2018， 18(25)： 245—250
Cai Lujun, Du Gang, Gao Qin. Strain and damage of reinforced concrete
T-beam subjected to blast load[J]. Science Technology and Engineering, 2018， 18(25)： 245—250
桥梁是交通中重要的构成部分，桥梁结构在其服役过程中会遇到各种突发事件，爆炸便是其中之一[1]。近年来，桥梁结构遭受爆炸的破坏，严重影响了爆炸区域人员的安全[2]。
目前，桥梁的爆破研究包括数值模拟、理论研究和模型试验，三方面同时考虑的研究尚未涉及[3]。蒋志刚等[4]运用LS-DYNA模拟研究不同参数的箱包炸弹和小汽车炸弹对大跨度缆索承重钢箱梁的影响。
结果表明，桥面板占爆炸输入能量70%以上，加强肋和横隔板对桥面板破口有约束作用数值模拟的理想条件设置和桥梁的实际情况存在一定差异。文献[5—7]针对桥梁的爆炸研究取得了一定的成果，Sahoo等[8]对12根钢筋混凝土(RC)T梁进行两点静荷载弯曲实验，试件中含有不同含量的钢纤维材料，研究表明钢纤维混凝土具有较高的极限承载力和弯曲韧性。该试验缺乏对爆破荷载的考虑，桥梁遭受爆炸冲击荷载作用的情况更为复杂，且造成的危害更大。 近年来，随着对压电陶瓷智能材料研究的不断深入，在结构损伤识别和健康监测技术中的应用取得一定的成果[9]。利用压电智能骨料(smart aggregate，SA)的主动监测技术，研究爆炸荷载作用下钢筋混凝土T梁桥的损伤，并与动态应变仪测量的应变结果对比分析，验证了智能骨料对爆炸荷载作用下的钢筋混凝土T梁桥的损伤分析的可行性以及对T梁桥翼板[10]和腹板的动态应变值的规律进行了研究。
1 试验研究
1.1 试验模型
试验模型用M20混凝土砂浆制作，配比为：水泥∶沙∶水=1∶4.03∶0.89，参考用水量，水泥型号用42.5级，混凝土砂浆用搅拌车搅拌均匀，浇筑时，再用振动棒振动均匀，尽可能减少孔洞、微小裂隙的数量。试验制作了一组钢筋混凝土T梁桥，预先埋入5个压电智能骨料用以监测桥梁模型的损伤情况，模型尺寸为1 500 mm×700 mm×340 mm，如图1和图2所示，模型钢筋材料如表1所示。 1.2 试验方案
试验材料及设备包括：炸药、雷管、应变片、压电智能骨料、加速度传感器、UTEKL-动态应变仪、分布式网络同步采集分析仪、NI USB—6361数据采集卡、信号放大器。爆炸试验过程中，为安全起见，对爆源周围进行细沙防护，对仪器进行遮盖。模型爆炸试验方案如表2所示，应变片测点布置和智能骨料布置详见图3和图4所示。
2 试验结果分析
2.1 基于动态应变的结果分析
整理钢筋混凝土T梁桥模型翼板的应变结果，将模型在TNT当量为5 g、10 g及15 g、起爆高度200 mm的爆炸条件下翼板处的压应变和拉应变数据转为图形，如图5和图6所示。
由图5可知，钢筋混凝土T梁桥翼板上1号、2号、3号三个测点位置，药量在5 g、10 g、15 g作用下，其中x方向应变均大于y方向上的应变值，说明模型翼板的x方向应变幅度变化更为明显，即模型翼板上的横向压应变(x方向)大于其横向压应变(y方向)。1号、2号、3号y方向压应变逐渐增大，增加的幅度很小，说明模型翼板上的压应变沿水平方向逐渐增加趋势,且三号测点的x
爆炸荷载下钢筋混凝土T梁的应变与损伤
