大尺寸混凝土试样动态参数的试验研究-应用力学学报.pdf

第29 卷 第 5 期 应 用 力 学 学 报 Vol.29 No.5 2012 年 10 月 CHINESE JOURNAL OF APPLIED MECHANICS Oct. 2012 文章编号：1000- 4939(2012) 05-0579-06 大尺寸混凝土试样动态参数的试验研究 1 1 2 1 孙超 陈钱 庄东 朱珏 1 2 (宁波大学 315211 宁波) (宁波宏基混凝土有限公司 315809 宁波) 摘要：根据超声波在混凝土介质中传播的声速、首波幅值、波形，分析了大尺寸混凝土试样的内 部缺陷和均匀性，并对其弹性模量、衰减系数、松弛时间等动态参数进行求解。为了与超声波检 测结果对比，采用改进的 Hopkinson 压杆技术对同配比的圆柱形混凝土试样进行实验研究来测定 其相应动态参数，并对比分析了两种方法的不同之处。实验结果表明：两种方法测定的动态弹性 模量基本一致；HPB 试验测得的衰减系数比超声波试验测得的值大，这说明 HPB 试验中存在动 态损伤的影响； HPB 试验测得的松弛时间比超声波测得的增加了近一倍，这表明了在高应变率 下，混凝土试样的脆性得到了明显的增加。试验数据可以为工程应用提供借鉴。 关键词：大尺寸混凝土；超声波测试；HPB 试验；动弹性模量；衰减系数；松弛时间 中图分类号：O341 文献标识码： A 1 引 言 超声波无损检测技术在近 60 年迅速发展，1949 地使用 SHPB 方法进行了混凝土动态力学的性能实 年加拿大的 Leslie 和 Cheesman、英国的Jones 等率 验。在国内，文献[8]~[9]利用直锥变截面式 74 mm 先把超声波脉冲技术引入到混凝土检测方面，开创 直径的压杆进行了混凝土 SHPB 实验，研究了不同 了混凝土无损检测的一个新领域。20 世纪 60 年代， 骨料尺寸的普通混凝土材料在冲击载荷下的动态抗 文献[1]提出用声速和回弹法综合检测混凝土强度。 压强度。文献[10]研究了试件-压杆的直径增大所引 到 80 年代，文献[2]实现了混凝土材料的机械波反 起的横向惯性效应。文献[11]采用改进后的基于路 [3-4] 射法无损检测。近年来，超声波在混凝土探伤 、 径线法的“1sV+nε”拉格朗日分析方法，即一个应 路面质量检测[5]等工程中得到成功应用。混凝土在 力-质点速度和 n 个应变计的拉氏分析法来研究水 冲击加载条件下的力学响应已经越来越多地受到科 泥砂浆材料的动态应力-应变关系。 研人员的关注。 由于现代建筑的体积越来越庞大，结构形式也 1949 年 ， Kolsky 成 功 地 发 展 了 分 离 式 越来越复杂，因此在很多大型工程中几乎都可以见 Hopkinson 压杆技术，实现了应力波效应和应变率 到大尺寸混凝土。然而，大尺寸混凝土易受人为施 效应的解耦，使得问题变得简单。文献[6]~[7]较早 工或环境等因素影响形成各种缺陷，导致结构还没 基金项目：国家自然科学基金51079069；国家基础研究973(2009CB623203) ；宁波大学王宽诚基金；浙江省重中 之重学科开放基金(zj1004) ；浙江省自然科学基金(Y1