【摘 要】
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我国西北大部分地区处于高海拔和大温差地区,该地区的混凝土桥梁往往面临着冻融的危害,同时钢筋混凝土桥梁在服役期间,不仅受到静荷载的作用,也频繁遭受到冲击荷载的作用。动荷载以及冻融循环的共同作用造成桥梁性能迅速劣化,甚至可能加速桥梁结构的破坏。因此,开展冻融循环作用下混凝土梁冲击性能的研究具有重大的经济价值和现实意义。本论文依托甘肃省交通运输厅科技项目2020-05“甘肃省公路混凝土桥梁全寿命设计与应
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我国西北大部分地区处于高海拔和大温差地区,该地区的混凝土桥梁往往面临着冻融的危害,同时钢筋混凝土桥梁在服役期间,不仅受到静荷载的作用,也频繁遭受到冲击荷载的作用。动荷载以及冻融循环的共同作用造成桥梁性能迅速劣化,甚至可能加速桥梁结构的破坏。因此,开展冻融循环作用下混凝土梁冲击性能的研究具有重大的经济价值和现实意义。本论文依托甘肃省交通运输厅科技项目2020-05“甘肃省公路混凝土桥梁全寿命设计与应用技术研究”,以探究冻融作用对混凝土梁在冲击作用下力学性能的影响为目标,制作了多组混凝土构件模型,从材料研究入手,进而至构件研究。通过模型试验研究结果和ABAQUS有限元模拟结果对比分析,本文主要研究内容和取得的研究成果如下:（1）结合相关文献数据,分析冻融循环对混凝土力学性能的影响。基于混凝土率相关HJC本构模型,考虑到冻融对混凝土抗压强度和应变率的影响,引入了冻融强度影响因子和冻融应变率影响因子,结合了最大拉伸原则,弥补了HJC在拉伸状态下的不足,得到了考虑冻融损伤的HJC本构模型。（2）考虑到ABAQUS软件中并没内置考虑冻融损伤的HJC本构模型,通过ABAQUS提供的用户子程序接口,对软件进行二次开发。先按照有限元和显示积分算法的思想,推出适宜程序编写和计算的HJC本构模型计算表达式,然后严格遵循用户子程序编写规范和FORTRAN语法要求把HJC计算表达式编写成软件可识别的文件,并将其嵌入到软件中。通过单元压缩验证了子程序的准确性。（3）对梁进行0次、25次、50次的冻融循环试验,观察冻融后混凝土梁的表观变化,之后选择落锤冲击试验机,对冻融后的钢筋混凝土试件进行高度为300mm、600mm的落锤冲击试验,使用DIC观测系统和动态数据采集系统,记录冲击过程。通过对冲击过程的拍摄和对数据的分析,研究了冻融循环和落锤高度对混凝土冲击性能的影响。（4）通过ABAQUS建立钢筋混凝土落锤冲击模型,混凝土材料选用考虑冻融损伤的HJC本构模型,开展落锤冲击下混凝土梁的数值分析,将模拟的结果和试验结果进行对比,验证了该本构模型的适用性。
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