低速?zèng)_擊下纖維增強(qiáng)復(fù)合筋混凝土梁的動(dòng)態(tài)響應(yīng)

馬志宏，馬 鋼，王志華

(太原理工大學(xué) a.機(jī)械與運(yùn)載學(xué)院，b.土木工程學(xué)院，太原 030024)

纖維增強(qiáng)復(fù)合筋(fiber reinforced polymer bar)因其密度小、質(zhì)量輕、耐腐蝕以及良好的比強(qiáng)度和耐疲勞等特點(diǎn)，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用到混凝土橋梁結(jié)構(gòu)、防腐建筑和地下工程。國(guó)內(nèi)學(xué)者從受彎承載力、撓度和裂縫的發(fā)展等方面對(duì)FRP筋混凝土構(gòu)件的靜態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了大量的研究。董志強(qiáng)等[1]、鄭喬文[2]、劉華杰[3]從試驗(yàn)、設(shè)計(jì)和性能預(yù)測(cè)方法等方面整理了FRP筋增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究進(jìn)展，對(duì)FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的提高、促進(jìn)FRP筋的工程應(yīng)用具有重要的借鑒意義。FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)除了受到靜態(tài)荷載之外，還經(jīng)常受到較大短時(shí)動(dòng)態(tài)沖擊荷載作用，而構(gòu)件在沖擊荷載作用下的動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)往往不同于靜態(tài)下的力學(xué)行為。李維博[4]、代小青[5]對(duì)沖擊荷載下FRP與混凝土界面粘結(jié)力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，比較了動(dòng)載與靜載下界面特性的不同并對(duì)承受沖擊荷載的FRP筋混凝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法提出建議。趙靈雨[6]通過(guò) CFRP 加固無(wú)腹筋混凝土梁在沖擊荷載作用下的試驗(yàn)，研究了使用不同加固方式的混凝土梁的破壞力學(xué)性能。

上述成果主要集中在對(duì)FRP筋混凝土構(gòu)件的動(dòng)態(tài)粘結(jié)力學(xué)性能和FRP加固混凝土構(gòu)件的動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)的研究，但對(duì)于FRP筋單獨(dú)作為受拉構(gòu)件混凝土梁的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的研究較少。本文對(duì)FRP筋梁在落錘沖擊下響應(yīng)特性展開(kāi)研究，試驗(yàn)探討了無(wú)腹筋FRP筋梁的破壞過(guò)程和破壞模式，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)所得FRP筋混凝土梁的沖擊力、跨中位移和支反力等數(shù)據(jù)分析，探討了沖擊過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)換與耗散情況，彌補(bǔ)了FRP筋梁構(gòu)件在低速?zèng)_擊下動(dòng)態(tài)響應(yīng)的研究空白，對(duì)于FRP筋混凝土梁在沖擊荷載下的破壞分析及設(shè)計(jì)具有參考意義。

1 試驗(yàn)概況

1.1 材料特性

混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)為C40，水灰比為0.55.混凝土膠凝材料采用P·O 42.5的普通硅酸鹽水泥，細(xì)骨料采用級(jí)配良好的天然中粗河砂，粗骨料采用粒徑為5 mm的碎石。根據(jù)“混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)”，制作三組尺寸為150 mm×150 mm×150 mm的標(biāo)準(zhǔn)立方塊，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d后測(cè)得混凝土的抗壓強(qiáng)度為53 MPa.采用兩種不同的FRP筋：CFRP筋(碳纖維增強(qiáng)復(fù)合筋)和BFRP筋(玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合筋)。為使FRP筋與混凝土更好地粘結(jié)，采用了表面單纏繞FRP筋，如圖1所示。由于FRP筋的應(yīng)力應(yīng)變基本上為線性關(guān)系，不存在與鋼筋相似的屈服點(diǎn)和屈服平臺(tái)，梁利利，樊成等[7-8]提出可取0.75倍的極限抗拉強(qiáng)度作為FRP筋的名義屈服點(diǎn)。本試驗(yàn)采用的碳纖維筋的極限抗拉強(qiáng)度為2 000 MPa，名義屈服強(qiáng)度為1 500 MPa，延伸率1.5%，彈性模量為160 GPa；玄武巖筋的極限抗拉強(qiáng)度為1 100 MPa，名義屈服強(qiáng)度為825 MPa，延伸率2.6%，彈性模量為55 GPa.

圖1 FRP筋示意圖Fig.1 Schematic diagram of FRP bars

1.2 試驗(yàn)梁參數(shù)及對(duì)比組

本試驗(yàn)采用無(wú)腹筋梁試件，無(wú)腹筋簡(jiǎn)支梁作為最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，一直是進(jìn)行其他復(fù)雜構(gòu)件研究的基礎(chǔ)，與有腹筋梁相比，由于沒(méi)有箍筋的作用，無(wú)腹筋簡(jiǎn)支梁的受力機(jī)理被大大簡(jiǎn)化，從而可以更直觀地反映不同工況下縱向FRP筋的作用機(jī)理。FRP筋梁混凝土試件的尺寸如圖2所示。FRP筋混凝土梁有三個(gè)變量：縱筋配筋率(0.6%，1.2%，1.8%)、沖擊速度(2 m/s，3 m/s，4 m/s)和剪跨比(2.65，2，1.5)，以縱筋配筋率0.6%，沖擊速度3 m/s，剪跨比2.65的構(gòu)件作為對(duì)照組，分別改變縱筋配筋率、沖擊速度、剪跨比，作為單變量實(shí)驗(yàn)組。表1為試件的試驗(yàn)參數(shù)。表1中C代表著碳纖維(Carbon fiber)，B代表玄武巖纖維(Basalt fiber)，ρ代表配筋率(Reinforcement ratio)，λ代表剪跨比(Shear-span ratio)，v代表速度(Velocity)。

圖2 FRP筋混凝土梁尺寸Fig.2 Diagram of concrete beams with Fiber Reinforced Polymer Bars

1.3 試驗(yàn)裝置及測(cè)量裝置

試驗(yàn)設(shè)備如圖3所示，采用Instron-9350落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。錘頭采用直徑為25 mm的半球形錘頭，采用附加鋼板增加負(fù)重，整體質(zhì)量為20.5 kg.錘頭內(nèi)部安裝有力傳感器，測(cè)量沖擊力。通過(guò)升降落錘高度來(lái)改變沖擊速度。在梁兩支座處安放力傳感器測(cè)量沖擊過(guò)程中的支反力。在試驗(yàn)中傳感器信號(hào)采樣率統(tǒng)一為10 kHz；采用幀速率為10 000幀高速攝像機(jī)記錄試驗(yàn)梁完整的沖擊過(guò)程，并使用DIC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算試驗(yàn)梁的位移；FRP筋跨中貼有應(yīng)變片，采用多通道動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集儀記錄沖擊過(guò)程中沿FRP筋軸向方向的應(yīng)變。FRP筋混凝土梁加載裝置見(jiàn)圖4.

表1 試件設(shè)計(jì)分組Table 1 Specimen groups

圖3 試驗(yàn)設(shè)備Fig.3 Test equipment

圖4 FRP筋混凝土梁加載裝置圖Fig.4 Loading equipment of FRP reinforced beams

2 沖擊試驗(yàn)結(jié)果

2.1 破壞形態(tài)

2.1.1不同縱向配筋下FRP筋混凝土梁的破壞形態(tài)

由圖5可知， 兩種FRP筋混凝土隨著配筋率的增大裂縫寬度逐漸減小，且都呈現(xiàn)出豎向貫穿裂縫，這是由于FRP筋的彈性模量較低約為鋼筋的60%.薛偉辰等[9-10]提出由于FRP筋的彈性模量低，F(xiàn)RP筋混凝土梁的撓度要比相應(yīng)的鋼筋混凝土梁大3倍左右。撓度增加較快，導(dǎo)致裂縫發(fā)展較快，甚至穿過(guò)受壓區(qū)，使梁體被貫穿而破壞，同時(shí)很大程度上受到粘結(jié)性能的影響。由于FRP筋是各向異性材料，其縱向強(qiáng)度主要由縱向纖維的強(qiáng)度所決定。當(dāng)FRP筋受拉時(shí)，其縱向應(yīng)力在泊松效應(yīng)的作用下變小，縱向應(yīng)力降低，從而影響極限粘結(jié)強(qiáng)度的大小；當(dāng)FRP筋受拉時(shí)，泊松效應(yīng)會(huì)使得FRP筋在橫截面上產(chǎn)生收縮，從而減低FRP筋與周圍混凝土的機(jī)械咬合力和摩擦力并對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度產(chǎn)生影響，這些原因造成裂縫擴(kuò)展，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫高度迅速增加。

圖5 不同縱向配筋率下FRP筋梁的破壞形態(tài)Fig.5 Failure modes of FRP beams with different longitudinal reinforcement ratios

2.1.2不同剪跨比下FRP筋混凝土梁的破壞形態(tài)

由圖6可知，兩種FRP筋混凝土梁在三組不同剪跨比下的破壞模態(tài)相似，隨著剪跨比的減小，裂紋的形態(tài)由垂直裂縫向斜裂縫轉(zhuǎn)變。同時(shí)由圖7可知，試件CS-1剪跨比最大，對(duì)應(yīng)的殘余撓度最大2.62 mm；CS-3剪跨比最小，殘余撓度最小0.04 mm.隨著試件剪跨比的減小，CFRP筋梁構(gòu)件的殘余撓度也隨之減小。BS-1剪跨比最大，對(duì)應(yīng)的殘余撓度最大5.1 mm，BS-3剪跨比最小，殘余撓度0.05 mm，隨剪跨比的變化，BERP筋梁與CFRP筋梁構(gòu)件的殘余撓度變化趨勢(shì)基本一致。但通過(guò)比較兩種不同筋的殘余撓度可知，BS-1的殘余撓度是CS-1的殘余撓度的1.9倍，BS-3的殘余撓度是CS-3的殘余撓度的1.25倍，說(shuō)明在相同剪跨比下，CFRP筋混凝土梁的殘余撓度低于BFRP筋的殘余撓度，且隨著剪跨的減小，兩者殘余撓度之間的差距越來(lái)越小。

圖6 不同剪跨比下FRP筋梁的破壞形態(tài)Fig.6 Failure modes of FRP beams with different shear span ratios

圖7 不同工況下FRP筋混凝土梁的殘余撓度Fig.7 Residual deflection of FRP reinforced beams under different working conditions

2.1.3不同沖擊速度下FRP筋混凝土梁的破壞形態(tài)

圖8(a)和8(b)為兩種不同F(xiàn)RP筋混凝土梁在不同沖擊速度下試件的破壞形態(tài)。沖擊速度較小的試件與較大試件的破壞模式相比，跨中的斜裂縫分布數(shù)量要多，裂縫的擴(kuò)展程度小于速度較大的試件。采用DJCK-2型裂縫寬度測(cè)試儀測(cè)量FRP筋梁的裂縫寬度，裂縫寬度柱狀圖如圖9所示。試件CV-1速度最小，對(duì)應(yīng)的裂縫寬度為0.15 mm；CV-3速度最大，裂縫寬度最大為0.72 mm.隨著試件沖擊速度的增大，CFRP筋梁構(gòu)件的裂縫寬度也隨之增大。BV-1速度最小，對(duì)應(yīng)的裂縫裂縫寬度為0.22 mm，BV-3速度最大，裂縫寬度最大為1.2 mm.隨沖擊速度的變化，BFRP筋梁與CFRP筋梁構(gòu)件的裂縫寬度變化趨勢(shì)基本一致。但通過(guò)比較兩種不同筋的裂縫寬度可知，BV-1的裂縫寬度是CV-1的裂縫寬度的1.5倍，BV-3的裂縫寬度是CV-3的裂縫寬度的1.6倍，表明在相同沖擊速度下，BFRP筋混凝土梁的裂縫寬度是CFRP筋的裂縫寬度的1.5倍左右。

圖8 不同沖擊速度下FRP筋梁的破壞形態(tài)Fig.8 Failure modes of FRP reinforced beams under different impact speeds

圖9 不同工況下FRP筋混凝土梁的裂縫寬度Fig.9 Crack width of FRP reinforced beams under different impact speeds

2.2 沖擊力時(shí)程曲線和跨中位移時(shí)程曲線分析

由圖10(a)和圖10(b)中可知，剛開(kāi)始梁受到落錘沖擊，跨中位移迅速增加，出現(xiàn)沖擊力峰值。當(dāng)混凝土超過(guò)極限抗拉應(yīng)變時(shí)，混凝土開(kāi)裂，承載力迅速下降，中和軸逐漸上移，F(xiàn)RP筋承受大部分的拉力，跨中位移進(jìn)一步增加達(dá)到峰值。隨后FRP筋變形恢復(fù)，構(gòu)件跨中位移減小。隨著配筋率的增大，F(xiàn)RP筋混凝土沖擊力峰值增幅較小，但跨中位移隨配筋率的增大而明顯減小。這是由于隨著縱向配筋率的增加，F(xiàn)RP筋與混凝土的有效粘結(jié)面積越來(lái)越大，有效抑制了裂紋的發(fā)展，延緩了混凝土退出工作的時(shí)間。

由圖11(a)和11(b)可知，CS-1的沖擊力峰值為36.5 kN，CS-2和CS-3沖擊力峰值分別為40.69，51.83 kN，相比CS-1分別提高了11.5%和42.8%；BS-1的沖擊力峰值為29.1 kN，而B(niǎo)S-2和BS-3相比BS-1分別提高了7.3%和34.1%.通過(guò)比較兩種不同筋的沖擊力時(shí)程曲線和跨中位移時(shí)程曲線可知，剪跨比最大的CS-1沖擊力峰值要比BS-1的沖擊力峰值高25.4%，位移峰值比BS-1的位移峰值低23.5%， 剪跨比最小的CS-3的沖擊力峰值要比BS-3的沖擊力峰值高32.2%，位移峰值比BS-3的位移峰值低15%，說(shuō)明在相同剪跨比下，CFRP筋混凝土梁與BFRP筋混凝土梁相比有更高的抗沖擊力和較小的變形，且結(jié)合上述殘余撓度和裂縫開(kāi)展柱形圖可知，CFRP筋混凝土梁的殘余撓度和裂縫開(kāi)展寬度均小于BFRP筋混凝土梁。綜上所述，說(shuō)明在相同剪跨比下CFRP筋的抗沖擊性能優(yōu)于BFRP筋。

由圖12(a)和圖12(b)可知，CV-1的沖擊力峰值為28.9 kN，CV-2和CV-3沖擊力峰值分別為36.5，49.83 kN，相比CV-1分別提高了28.9%和72.4%.沖擊力峰值和跨中位移隨著沖擊速度的增大而明顯增大，而沖擊力作用時(shí)間隨之減小。同時(shí)對(duì)比CV-3和BV-3的沖擊力時(shí)程曲線和跨中位移時(shí)程曲線可知，BFRP筋混凝土梁與CFRP筋混凝土梁兩時(shí)程曲線形態(tài)基本一致，在相同沖擊速度下，CV-3的沖擊力峰值要比BV-3的沖擊力峰值高15.5%，位移峰值比BV-3的位移峰值低13.2%，說(shuō)明CFRP筋梁的抗沖擊性能優(yōu)于BFRP筋梁的抗沖擊性能。

圖10 不同縱向配筋率下FRP筋梁的力時(shí)程和跨中位移時(shí)程曲線Fig.10 Time history of impact and displacement for FRP beams with different longitudinal reinforcement ratios

圖11 不同剪跨比下FRP筋梁的力時(shí)程和跨中位移時(shí)程曲線Fig.11 Time history of impact and displacement for FRP beams with different shear span ratios

圖12 不同速度下FRP筋梁的力時(shí)程和跨中位移時(shí)程曲線Fig.12 Time history of impact and displacement for FRP beams under different impact speeds

3 沖擊試驗(yàn)分析及討論

3.1 破壞過(guò)程分析

由圖13分析可知，梁構(gòu)件的破壞過(guò)程可分為四個(gè)階段。

圖13 破壞過(guò)程分析Fig.13 Failure process analysis

1) 沖擊響應(yīng)階段(OA段(0～0.9 ms))：沖擊力穩(wěn)定上升，跨中位移幾乎保持不變，此時(shí)FRP筋應(yīng)變較小，F(xiàn)RP筋與混凝土保持良好的整體性，梁整體受壓沒(méi)有裂紋產(chǎn)生。

2) 損傷起裂階段(AB段(0.9～2 ms))：混凝土出現(xiàn)裂縫，梁的剛度開(kāi)始弱化，沖擊力開(kāi)始急劇下降，跨中位移迅速增加，主裂縫處FRP筋開(kāi)始參與變形。

3) 裂縫發(fā)展階段(BC段(2～2.9 ms))：在此階段混凝土裂紋延伸或貫穿，F(xiàn)RP筋承受大部分拉力，但未達(dá)到名義屈服點(diǎn)，此階段為FRP筋的主要受力階段，跨中位移進(jìn)一步增加，達(dá)到位移峰值。

4) 回彈階段(CD段(2.9～6.5 ms))：在這一階段，F(xiàn)RP筋應(yīng)變開(kāi)始減小，由于FRP筋與混凝土之間的粘結(jié)力，F(xiàn)RP筋使梁的變形恢復(fù)，梁的跨中位移減小。

3.2 慣性力的計(jì)算

在沖擊荷載作用下，為了正確研究FRP筋混凝梁的結(jié)構(gòu)安全性，對(duì)構(gòu)件承載力進(jìn)行估計(jì)是十分重要的。BENTUR et al[11]通過(guò)研究混凝土梁在沖擊載荷下的力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)在落錘沖擊試驗(yàn)中錘頭力傳感器測(cè)得錘頭沖擊力pt包含了兩部分力：使混凝土構(gòu)件變形的荷載pd和使梁構(gòu)件產(chǎn)生加速度的慣性力pi.三者的關(guān)系為：

pt(t)=pd(t)+pi(t) .

(1)

式中：pd為等效變形荷載，N；pi為等效慣性力，N；t為時(shí)間，s.

向達(dá)等[12]發(fā)現(xiàn)慣性力主要是由于混凝土的損傷導(dǎo)致波通過(guò)混凝土?xí)r速度發(fā)生變化而在軸向產(chǎn)生加速度。許斌等[13-14]對(duì)混凝土梁構(gòu)件進(jìn)行了落錘沖擊試驗(yàn)，結(jié)果顯示當(dāng)沖擊力達(dá)到最大值時(shí)沒(méi)有明顯的豎向位移發(fā)生，試件沒(méi)有整體耗能，沖擊力基本用于梁的加速，因而要真實(shí)反映梁的抗沖擊承載力就需要消除慣性力的影響。本文基于BENTUR et al[11]提出的慣性力計(jì)算方法對(duì)FRP筋混凝土梁的慣性力進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算遵循以下基本假設(shè)：1) 截面應(yīng)變保持平面；2) 未考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度；3) 忽略剪力的影響；4) 未考慮混凝土與FRP筋粘結(jié)滑移的影響；5) 在沖擊作用下FRP筋混凝土梁位移分布形式為正弦分布。

圖14為廣義慣性力的計(jì)算示意圖，由此得出沿梁長(zhǎng)度方向的位移表達(dá)式如下。

支座之間梁的位移：

(2)

支座之外梁的位移：

(3)

式中：u0(t)為梁跨中位移，m；x為距離左側(cè)支座的距離(支座之間)，m；y為距離右側(cè)支座的距離(支座之外)，m；l為梁跨度，m.

在計(jì)算梁上分布的慣性荷載pi時(shí)可根據(jù)虛功原理由作用在梁跨中的廣義集中荷載等效替代，等效過(guò)程如下式所示:

(4)

(5)

圖14 廣義慣性力的計(jì)算示意圖Fig.14 Definition of terms for calculation of generalized inertial load

由圖15(a)可知，沖擊力向下為正，慣性力和支座反力向上為正。沖擊力的第一個(gè)主波峰峰值略高于慣性力，此時(shí)支反力幾乎為零，說(shuō)明了第一個(gè)波形的沖擊荷載主要使梁加速。隨后支反力開(kāi)始增加與除去第一個(gè)波峰的沖擊力分布相似。

根據(jù)達(dá)朗貝爾原理，慣性力與支座反力之和等于沖擊力。圖15(b)將試件CR-2的慣性力、支反力兩者之和的時(shí)程曲線與沖擊力時(shí)程曲線進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，兩曲線在趨勢(shì)上一致且沖擊力最大誤差小于10%，驗(yàn)證了RC梁慣性力計(jì)算公式用于FRP筋混凝土梁依然能夠保證其精度。

3.3 能量分析

為了分析梁能量的轉(zhuǎn)換和耗散過(guò)程，可以將輸入的總能量Wt分為兩部分：引起梁運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Wk和用于試件損傷與破壞過(guò)程中所吸收的能量Wf.通過(guò)將力-時(shí)程曲線與位移-時(shí)程曲線轉(zhuǎn)化為力-位移曲線，并對(duì)力-位移曲線進(jìn)行積分，計(jì)算出各部分能量。計(jì)算公式如下所示：

(6)

(7)

(8)

圖15 沖擊力、慣性力和支反力時(shí)程曲線Fig.15 Time history diagrams of impact force, inertia force, and reaction force

由圖16分析可知，在0.9 ms之前的階段，由于受到落錘沖擊，CFRP筋混凝土梁動(dòng)能快速增加。在0.9 ms以后，F(xiàn)RP筋混凝土梁試件開(kāi)始出現(xiàn)裂縫，隨著裂縫的發(fā)展和FRP筋的變形，耗能越來(lái)越大。此外，F(xiàn)RP筋的樹(shù)脂強(qiáng)度低于混凝土的抗壓強(qiáng)度和FRP筋中纖維的抗拉強(qiáng)度，在沖擊過(guò)程中，梁試件中FRP筋發(fā)生了滑移，使得筋表面的樹(shù)脂發(fā)生變形或橫肋破壞。樹(shù)脂作為FRP筋的一部分，在此過(guò)程中也消耗了一部分能量。最終輸入的總能量全部轉(zhuǎn)化為用于試件損傷與破壞過(guò)程中所吸收的能量。

圖16 能量變化時(shí)程曲線Fig.16 Energy-time history curves

4 結(jié)論

本文以FRP筋混凝土梁為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)沖擊載荷下試件的破壞特點(diǎn)、受力機(jī)理以及能量吸收等方面的分析，得出了以下主要結(jié)論。

1) 利用落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)不同種類FRP筋混凝土梁試件進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示：兩種FRP筋混凝土在三種不同工況下的破壞模態(tài)相似。隨著配筋率的增大裂縫寬度逐漸減小，且都呈現(xiàn)出豎向貫穿裂縫；隨著剪跨比的減小，裂紋的形態(tài)由垂直裂縫向斜裂縫轉(zhuǎn)變，CFRP筋混凝土梁和BFRP筋的殘余撓度之間的差距由1.9倍減小到1.25倍；隨速度的增大，試件裂縫的數(shù)量減小寬度增大。在相同沖擊速度下，BFRP筋混凝土梁的裂縫寬度是CFRP筋的裂縫寬度的1.5倍左右。

2) 結(jié)合沖擊力、位移以及CFRP筋應(yīng)變響應(yīng)曲線，研究了FRP筋混凝土梁的破壞過(guò)程。通過(guò)分析可知，梁構(gòu)件的破壞過(guò)程可分為四個(gè)階段，即沖擊響應(yīng)階段：沖擊力穩(wěn)定上升，梁整體受壓沒(méi)有裂紋產(chǎn)生；損傷起裂階段：混凝土出現(xiàn)裂縫，梁的剛度開(kāi)始弱化；裂縫發(fā)展階段：FRP筋的主要受力階段，跨中豎向位移達(dá)到峰值；回彈階段：FRP筋應(yīng)變減小，梁的變形恢復(fù)。

3) 在假定FRP筋混凝土梁在落錘沖擊下的位移分布形式為正弦分布的基礎(chǔ)上，利用虛功原理得到了廣義慣性力的計(jì)算公式。通過(guò)對(duì)沖擊力時(shí)程曲線與慣性力、支反力兩者之和的時(shí)程曲線的比較分析，驗(yàn)證了RC梁慣性力計(jì)算公式用于FRP筋混凝土梁的計(jì)算依然能夠保證其精度。最后利用力-位移曲線分析了FRP筋混凝土梁在低速?zèng)_擊下的能量耗散及轉(zhuǎn)換。