低速沖擊下纖維混凝土梁的動力學(xué)特征與斷裂耗能研究

馬 鋼， 高松濤， 王卓然， 馬志宏

(1.太原理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，太原 030000；2.太原理工大學(xué) 機械與運載工程學(xué)院，太原 033000)

現(xiàn)階段，由于混凝土應(yīng)用環(huán)境的多樣化和結(jié)構(gòu)形式的復(fù)雜化，對混凝土性能提出了新要求，力求降低混凝土的拉壓不對稱性、保證其在復(fù)雜環(huán)境服役壽命，并提升混凝土結(jié)構(gòu)承受多種外力作用與抵御突發(fā)災(zāi)害的能力。針對城市生命線工程、防護(hù)工程或近海工程等極易受到爆炸和沖擊等較大的短時動態(tài)載荷的情況，工程中常對混凝土材料進(jìn)行纖維復(fù)合增強，即在其中摻入隨機亂向分布的短切纖維，以改善混凝土的抗沖擊韌性[1]。工程領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的混凝土增強用短切柔性纖維主要有碳纖維(carbon fiber, CF)、玄武巖纖維(basalt fiber, BF)和玻璃纖維(glass fiber, GF)三種，各類型纖維的物理力學(xué)性能對比如表1所示：CF在水中分散性相對較差，易發(fā)生絮凝，但由于CF制備而成的碳纖維布本身的可塑性高，可依據(jù)施工環(huán)境進(jìn)行花紋樣式設(shè)計以及尺寸大小剪裁，其在工程應(yīng)用中常作為增強覆層鋪設(shè)于混凝土表面，用于混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位或受彎構(gòu)件的加固或損傷修復(fù)，隨著CF分散技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于短切CF增強混凝土的應(yīng)用研究亦越來越廣泛，大大拓展了其工程應(yīng)用范圍[2-5]；BF常用于對輕骨料、納米微粉等高性能混凝土的韌性增強，可在保證混凝土功能性的同時進(jìn)一步控制成本[6-9]；GF具有較強的化學(xué)穩(wěn)定性，用于近海工程、地下工程、化工廠房等易受酸堿腐蝕的極端環(huán)境以保持混凝土材料的長期性能與耐久性能，保證結(jié)構(gòu)的服役壽命[10-12]。

表1 三種纖維的主要物理力學(xué)性能

近年來，國內(nèi)研究人員分別開展了CF、BF、GF增強混凝土的抗彎、變形與耗能性能的相關(guān)研究，研究大多集中于短切纖維類型、摻量、長徑比等與混凝土靜態(tài)力學(xué)性能間的關(guān)聯(lián)性方面，如Yan等[13]通過對BF和GF等纖維增強的高韌性混凝土材料的延性特性進(jìn)行研究，結(jié)果表明摻量為2.5%的BF、PPF和GF混凝土試樣抗彎強度分別提高了20.8%和27.9%，斷裂能量提高20.04%和30.2%；廉杰等[14]對不同體積摻量和長徑比的玄武巖纖維混凝土梁力學(xué)性能的試驗結(jié)果表明，摻入BF能有效提高混凝土的強度，且體積摻量對混凝土強度的影響比長徑比更顯著。國內(nèi)外相關(guān)研究均表明，纖維的摻入有利于提升混凝土受彎構(gòu)件在準(zhǔn)靜態(tài)力作用下的力學(xué)性能。

纖維增強混凝土的功能性特征使其在復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用優(yōu)勢更為明顯，特別是近海、橋梁、防護(hù)等工程，極易受到海潮拍擊、車船撞擊、爆炸沖擊等動載荷沖擊。為了進(jìn)一步評價纖維混凝土在沖擊載荷下的性能差異，指導(dǎo)纖維增強混凝土材料在復(fù)雜工程環(huán)境中的應(yīng)用，國內(nèi)外學(xué)者對短切纖維與混凝土動態(tài)彎曲韌性、抗沖擊性能間的規(guī)律均開展了相關(guān)研究。Tabatabaei等[15]對比了素混凝土、鋼筋混凝土和碳纖維增強混凝土板的抗沖擊性能，結(jié)果表明，摻入1.5%的碳纖維含量可將混凝土板的抗沖擊性能提升至約90%，并可減少在沖擊下混凝土板的碎裂程度；Liu等[16]研究了玄武巖纖維束增強混凝土在不同沖擊速度和溫度(-25 ℃～100 ℃)條件下的抗沖擊性能和失效模式，得出沖擊速度、溫度、摻量和邊界條件都會影響玄武巖纖維束增強混凝土的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，且沖擊速度與摻量對試件的失效模式影響較為顯著；Ou等[17]研究了應(yīng)變率和溫度對玻璃纖維增強混凝土力學(xué)性能和失效模式的影響，討論了不同應(yīng)變率和溫度載荷下的玻璃纖維增強混凝土的動態(tài)力學(xué)本構(gòu)特征；Liu等[18]對分別摻入短切碳纖維、鋼纖維、玻璃纖維的混凝土梁開展了落錘沖擊試驗，研究結(jié)果表明，碳纖維、玻璃纖維混凝土的彎曲韌性隨沖速和摻量的增加而增強，短切鋼纖維混凝土的沖擊力峰值更高。盡管國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究，但仍存在諸多不足：研究思路上，大多集中于對某單一類型纖維的動態(tài)增強效應(yīng)進(jìn)行評價，缺乏同等條件下各種柔性纖維對混凝土增強效應(yīng)的橫向比較；試驗方法上，沖擊加載方式、試件外形與邊界條件各異，難以對不同纖維混凝土的動態(tài)力學(xué)特征的差異性做出評價；研究結(jié)論上，對纖維混凝土斷裂性能的研究較多，對能量吸收方面的研究不足。

鑒于此，本文擬采用落錘試驗設(shè)備，對纖維長度為6 mm且體積摻量均為0.30%的碳纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維混凝土梁進(jìn)行了低速沖擊試驗，采用相同載荷與邊界條件、相同尺寸與配比的混凝土試件開展試驗，針對素混凝土梁和各類型纖維混凝土梁的抗彎失效機理及斷裂耗能進(jìn)行對比研究。本試驗通過高速攝像機記錄各試件梁的斷裂破壞過程，提取并分析對比了跨中豎向位移時程曲線、加速度時程曲線及拉壓應(yīng)變時程曲線。詳細(xì)分析了錘頭沖擊力和慣性力，并得到等效變形力-位移曲線，計算出各纖維混凝土梁斷裂耗能。相關(guān)試驗及分析結(jié)果可為復(fù)雜工程條件下對各類型纖維增強混凝土受彎構(gòu)件的選擇性應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和主要儀器

本試驗采用短切聚丙烯腈(Polyacrylonitrile, PAN)基碳纖維，玻璃纖維及玄武巖纖維。三種纖維單絲直徑為7～15 μm，長度為6 mm(纖維物理力學(xué)性能，如表2所示；纖維實物，如圖1所示)；山東省優(yōu)Hydroxyethyl cellulose, 索化工科技有限公司生產(chǎn)的羥乙基纖維素(Hydroxyethyl cellulose, HEC)作為碳纖維分散劑，黏度30 000 Pa·s；江蘇省無錫市亞泰聯(lián)合化工有限公司生產(chǎn)的磷酸三丁酯作為液體消泡劑；聚羧酸高效減水劑；膠凝材料為P·O 42.5普通硅酸鹽水泥；粗骨料粒徑為約5 mm碎石；細(xì)骨料為最大粒徑不大于1.5 mm河砂。制備試件所需的主要儀器有：用于對碳纖維進(jìn)行預(yù)分散的昆山市超聲儀器有限公司生產(chǎn)的KQ250E型超聲波振動儀， JJ-5型水泥膠砂攪拌機和單臥軸強制式混凝土攪拌機。

表2 本研究所用各纖維的實測物理力學(xué)參數(shù)

1.2 試件設(shè)計及制備

本試驗三種纖維混凝土的纖維體積摻量均為0.30%。為了使碳纖維以單絲態(tài)均勻分散于混凝土基體中，本試驗采用Wang等[19]對短切碳纖維的6步分散方法制備碳纖維混凝土試件。玻璃纖維和玄武巖纖維直接撒入混凝土漿體中攪拌均勻以制備相應(yīng)混凝土試件?；炷僚浜媳热绫?所示。所制作的試件梁包括素混凝土(plain concrete，PC)梁、碳纖維混凝土(carbon fiber reinforced concrete beams，CFRCB)梁、玄武巖纖維混凝土(basalt fiber reinforced concrete beams，BFRCB)梁和玻璃纖維混凝土(glass fiber reinforced concrete beams，GFRC)梁，所有試件梁尺寸為400 mm×100 mm×100 mm，跨度為350 mm。每個工況測試三個試件以求得其平均值。另外，普通混凝土、碳纖維混凝土、玻璃纖維混凝土及玄武巖纖維混凝土的標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強度分別為51 MPa，46 MPa,47 MPa，48 MPa。

表3 混凝土配合比

由于碳纖維密度與混凝土密度有較大差距，且纖維表面具有憎水性等因素，其不易在混凝土基體中均勻分散。為了驗證碳纖維分散情況，隨機取一定量碳纖維水泥漿，在養(yǎng)護(hù)室放置24 h，拆模制成小圓盤水泥基試件(厚度30 mm 、直徑 70 mm)。圖2為水泥基試件斷面碳纖維分散情況?？梢钥闯觯祭w維以單絲態(tài)均勻分布于水泥基試件斷面。因此，采用6步法可以實現(xiàn)短切碳纖維在混凝土基體中均勻分散。

圖1 不同類型纖維Fig.1 Different types of fiber

1.3 測試儀器與方法

本試驗采用INSTRON-9350落錘試驗機(見圖3)進(jìn)行。錘頭可通過氣動輔助裝置達(dá)到預(yù)定沖速。本試驗采用低速沖擊，錘頭自由落體加速，沖擊速度為2.43 m/s。本試驗落錘質(zhì)量為30.52 kg，其中包括由配重塊提供的配重30 kg和錘頭，力傳感器及連接支架的質(zhì)量0.52 kg。直徑為20 mm的半球形錘頭與力傳感器連接，錘頭材料為鋼材料。在沖擊過程中，落錘試驗機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過力傳感器記錄落錘錘頭沖擊力時程，數(shù)據(jù)采集頻率為20 kHz。此外，利用DIC設(shè)備，可以記錄并計算梁在落錘沖擊下的變形、豎向位移V以及應(yīng)變的水平分量εx。放置于試件梁前的高速攝像機與計算機連接，以圖片形式記錄試件的沖擊過程。高速攝像機曝光速率為10 000幀s-1，高速攝像照片的分辨率為1 280×1 024像素。在試件梁表面噴涂均勻的黑色散斑，以便于用MatchID 2D軟件對高速攝像照片進(jìn)行處理并提取相關(guān)試驗數(shù)據(jù)，從梁表面跨中靠近頂端和底端的以“f”和“g”為中心的兩個方形區(qū)域(10 mm×10 mm)內(nèi)分別提取試件梁相應(yīng)位置處的應(yīng)變水平分量εx(如圖4所示)。其中，“f”和“g”兩點分別距離梁頂端和底端均為5 mm。

圖2 水泥基試件斷面碳纖維分散情況Fig.2 Carbon fiber dispersion of cement-based specimen section

圖3 落錘沖擊試驗裝置Fig.3 Drop hammer impact test device

本試驗采用的支撐條件為輥式支座提供的簡支梁形式，試驗中梁跨度為350 mm。每種工況采用三個試件以求得可靠的平均值。此外，試驗機錘頭是鋼錘頭。為了避免測得不穩(wěn)定的沖擊力時程曲線又不過多減小應(yīng)變率，本試驗在梁頂面落錘沖擊點處放置橡膠墊塊，厚度為8 mm。鋼材料錘頭直接作用于混凝土梁頂面時，會激發(fā)更高頻率數(shù)據(jù)值，進(jìn)而出現(xiàn)劇烈震蕩，具有明顯的隨機性[20]，在梁與錘頭之間放置的剛度較小的材料的阻尼墊塊增強濾波效果，避免激發(fā)高頻率數(shù)據(jù)值。

圖4 DIC所提取數(shù)據(jù)的位置分布示意圖(mm)Fig.4 Position distribution diagram of DIC data (mm)

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 破壞形態(tài)

低速沖擊試驗后，不同類型纖維混凝土梁的破壞形態(tài)如圖5所示。由圖5可知，落錘沖擊載荷作用下，PC和各纖維混凝土梁均形成一條幾乎呈豎向的主裂縫，試件整體呈現(xiàn)彎曲破壞。其中，BFRC梁主裂縫衍生出新的分叉支裂縫，見圖5(d)。

圖5 各混凝土梁破壞形態(tài)Fig.5 Damage form of each concrete beam

2.2 錘頭沖擊力、位移及應(yīng)變時程曲線

圖6為不同纖維混凝土梁的錘頭沖擊力時程曲線。可見，各混凝土梁的錘頭沖擊力在達(dá)到峰值之前均出現(xiàn)一個小波峰，這是由于本文采用的橡膠墊塊具有阻尼效應(yīng)[21-23]，從而降低加載速率。

由圖6可知，纖維混凝土梁的沖擊力達(dá)到峰值的時間及其持續(xù)時間均長于PC梁。如表4所示，PC梁的沖擊力峰值最大，為22.2 kN。CFRC梁的沖擊力峰值為纖維混凝土梁中最大，為21.9 kN，與PC梁的沖擊力峰值更接近。另外，結(jié)合圖6的各曲線上升段來看，PC梁和CFRC梁的剛度較接近，且大于GFRC梁和BFRC梁的剛度。因此，摻入玄武巖纖維和玻璃纖維會降低混凝土梁的剛度，但碳纖維對混凝土梁的剛度影響不大。

圖6 各纖維混凝土的錘頭沖擊力Pt時程曲線Fig.6 The hammer impact force Pt time-history curve of each fiber concrete

表4 試驗結(jié)果匯總

圖7為不同纖維混凝土梁的跨中豎向位移時程曲線，并給出了位移最大值(錘頭沖擊力結(jié)束時刻的位移值)。在沖擊過程的初期(0.5 ms以前)，CFRC梁的豎向位移增加速率明顯大于其他工況。并且直到2.3 ms，CFRC梁的豎向位移都大于其他工況。1 ms之后，PC梁的豎向位移就明顯小于各纖維混凝土梁。2.3 ms之后，GFRC梁的豎向位移顯著增加，在3 ms時達(dá)到最大值。整個沖擊過程中，CFRC梁和BFRC梁的豎向位移接近。如表3所示，GFRC梁的豎向位移最大值高于其他工況，為6.9 mm，約為PC梁的1.6倍。CFRC梁和BFRC梁的豎向位移最大值較為接近。由此可知，相比于碳纖維和玄武巖纖維，玻璃纖維對混凝土梁的位移提高程度最大。

圖7 各纖維混凝土的跨中豎向位移時程曲線Fig.7 Time-history curves of mid-span vertical displacement of each fiber reinforced concrete

圖8為不同纖維混凝土梁的應(yīng)變時程曲線，其中圖8(a)為“f”測點處的應(yīng)變時程曲線，圖8(b)為“g”測點處的應(yīng)變時程曲線，圖中拉應(yīng)變?yōu)檎?，壓?yīng)變?yōu)樨?fù)值。梁的拉應(yīng)變水平分量從“g”測點處提取、壓應(yīng)變水平分量從“f”測點處提取?？芍跊_擊過程初期(0.5 ms之前)，梁呈現(xiàn)上壓下拉的受力狀態(tài)，各工況的拉、壓應(yīng)變接近，但PC梁的壓應(yīng)變小于纖維混凝土梁。之后，各個試件梁的拉應(yīng)變達(dá)到各自的極限拉應(yīng)變，即梁底部出現(xiàn)裂縫。表3給出了各工況試件梁的極限拉應(yīng)變?？梢?，所有工況的極限拉應(yīng)變無明顯差異，均在2×10-4左右。此外，在壓應(yīng)變增加階段(0.5～1.6 ms)，CFRC梁和BFRC梁的壓應(yīng)變明顯低于PC梁和GFRC梁，其中CFRC梁的壓應(yīng)變增加最少。

2.3 破壞機理

為了分析各纖維混凝土在沖擊載荷作用下的破壞機理，各纖維混凝土梁在沖擊作用下的動態(tài)力學(xué)參數(shù)(錘頭力、加速度、應(yīng)變等)，如圖9所示。其中，拉應(yīng)變?yōu)檎?，壓?yīng)變?yōu)樨?fù)值，加速度正值代表方向向下。加速度由試件梁的跨中豎向位移對時間求二階導(dǎo)得到。

由圖9可知，沖擊作用下梁的破壞過程可以分為三個階段(分別對應(yīng)圖中兩條豎線劃分的三個部分)。第一階段，試件梁剛受到?jīng)_擊時，沖擊力開始增加，但由于橡膠墊塊的阻尼作用，沖擊力不會馬上達(dá)到峰值而是先增加后放緩，產(chǎn)生小波峰。此時，試件梁呈上壓下拉的彎曲受力狀態(tài)，拉、壓應(yīng)變對稱增加。由于沖擊力的作用，梁跨中的加速度開始急劇上升至峰值。該階段為試件梁的變形階段，并未出現(xiàn)裂縫，錘頭沖擊力做功主要貢獻(xiàn)于增加試件梁的動能。第二階段，當(dāng)加速度進(jìn)入下降段而錘頭沖擊力繼續(xù)增加時，試件梁底部超過極限拉應(yīng)變(對應(yīng)圖9“i”點)，開始起裂。壓應(yīng)變迅速增加至峰值，裂紋由梁底向上擴展，同時，中性軸逐漸上移。直到裂紋擴展至梁頂部受壓區(qū)，壓應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)變并超過極限拉應(yīng)變(對應(yīng)圖9“ii”點)。該階段，為試件梁的裂縫發(fā)展階段。由于橡膠墊塊降低了應(yīng)變率，錘頭沖擊力做功主要貢獻(xiàn)于試件梁的斷裂，加速度經(jīng)歷下降階段后并未出現(xiàn)負(fù)向峰值，而是在零值附近小幅波動。第三階段，試件梁裂縫貫穿，沖擊力迅速下降至零值，結(jié)構(gòu)破壞。

圖8 各纖維混凝土的拉、壓應(yīng)變時程曲線Fig.8 Tensile and compressive strain time-history curves of each fiber concrete

2.4 等效變形力及斷裂耗能

根據(jù)達(dá)朗貝爾原理，試件梁所受到的錘頭沖擊力、支座反力與慣性力是一組平衡力。Bentur等[24]提出“等效靜態(tài)系統(tǒng)”分析法，并證明了試件梁彎曲失效時該方法的有效性。落錘沖擊試驗中，力傳感器測得的錘頭力Pt包含了兩部分，即等效變形力Pd(與支座反力相平衡并使混凝土梁產(chǎn)生變形與斷裂效應(yīng))與等效慣性力Pi(與分布于全梁的慣性力相平衡并使混凝土梁產(chǎn)生加速度效應(yīng))。三者的關(guān)系為

Pt(t)=Pi(t)+Pd(t)

(1)

式中：Pt為錘頭力傳感器測得的錘頭力；Pi為等效慣性力；Pd為等效變形力。

圖9 各纖維混凝土的時程曲線Fig.9 Time-history curves of each fiber concrete

本試驗PC和各纖維混凝土梁均為彎曲破壞，而非剪切破壞，因此可以采用“等效靜態(tài)系統(tǒng)”分析法。

各工況試件梁均為無筋梁，故符合加速度沿梁呈線性分布的計算方法。因此等效慣性力Pi的計算公式為

(2)

式中：ρ為試件梁密度；A為梁截面積；a0為梁跨中加速度；l為梁跨度；h為支座至梁最近一端的距離。圖10為不同纖維混凝土梁的錘頭沖擊力和等效慣性力時程曲線，圖中錘頭沖擊力Pt與等效慣性力Pi的正值代表方向向下，而慣性力與等效慣性力大小相等方向相反?？梢姡琍i的第一個正向峰值與Pt的小波峰基本相等，之后的Pi數(shù)值下降至接近零值，并未出現(xiàn)明顯的負(fù)向峰值。在約1.5 ms之后，各個工況的Pi在零值附近波動，且幅度微小。因此，可以在計算等效變形力Pd時忽略該部分的Pi，只考慮沖擊過程初期的Pi第一正向峰值。

圖10 錘頭沖擊力Pt和等效慣性力Pi時程曲線Fig.10 Time-history curves of hammer impact force Pt and equivalent inertia force Pi

此外，在落錘沖擊試驗中，與采用鋼墊板的試件梁的結(jié)構(gòu)響應(yīng)相比，本文采用的橡膠墊塊顯著降低了慣性力，且導(dǎo)致各試件梁的Pt時程曲線上升段出現(xiàn)小波峰。許斌等[25]通過對鋼筋混凝土深梁(凈跨為1 860 mm，截面尺寸為170 mm×620 mm)抗沖擊試驗研究，得到典型的沖擊力、支座反力與慣性力時程曲線，如圖11所示。其中，沖擊力的正值代表方向向下，慣性力和支座反力的正值代表方向向上。同時，該試驗采用鋼墊板置于梁頂面的沖擊點位，慣性力在第一個正向峰值之后出現(xiàn)較大的第二個負(fù)向峰值。沖擊力時程曲線并未出現(xiàn)小波峰。與慣性力的第一個正向峰值平衡的錘頭沖擊力主要使梁產(chǎn)生加速度，慣性力的第二個負(fù)向峰值與支座反力基本平衡。而對于圖10，Pt時程曲線出現(xiàn)小波峰。Pi的第一個正向峰值與Pt的小波峰基本相等。之后，Pi數(shù)值下降至接近零值，并未出現(xiàn)明顯的負(fù)向峰值，說明與鋼墊板相比，本文采用的橡膠墊塊具有一定的阻尼作用，會降低加載速率，一方面導(dǎo)致各試件梁的Pt時程曲線持續(xù)時間增加(Pi數(shù)值下降至接近零值后Pt并未結(jié)束)，另一方面顯著降低了沖擊過程中的慣性力(相應(yīng)地，Pi低于Pt最大峰值，Pi與Pt的小波峰基本相等)，慣性力未出現(xiàn)第二個負(fù)向峰值。因此，曲線上升段出現(xiàn)小波峰，且該段沖擊力主要使梁產(chǎn)生加速度。

圖12為各纖維混凝土梁的等效變形力-跨中豎向位移曲線。曲線包圍的面積為等效變形力做的功，即試件梁斷裂消耗的能量，如圖13所示?？梢?，GFRC梁斷裂消耗的能量最多，約為76.9 J，相比于PC梁提高了88%左右。CFRC梁和BFRC梁消耗的能量分別相對于PC梁提高了43%和18%。玻璃纖維對混凝土梁斷裂耗能提高程度約為碳纖維和玄武巖纖維的2倍和5倍。如表3所示，GFRC梁的沖擊能量與斷裂耗能的比值最大，約為0.85。

圖11 沖擊力、支座反力與慣性力時程曲線比較Fig.11 Comparison of time-history curves of impact force, support reaction force and inertia force

圖12 等效變形力-位移曲線Fig.12 Equivalent deformation force displacement curve

圖13 各試件梁斷裂所消耗能量對比Fig.13 Comparison of energy consumption for fracture of beams

3 結(jié) 論

在工程應(yīng)用中，各類型纖維的獨特特征使其在極端環(huán)境下具備應(yīng)用優(yōu)勢，CFRC的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能衍生出智能混凝土的諸多功能性，GFRC具有較強的耐堿抗腐蝕性，BFRC則具有成本低廉特性；另一方面，對于纖維增強混凝土在低速沖擊下對動態(tài)彎曲韌性的力學(xué)增強效應(yīng)的研究較為缺乏?；诖?，本研究普通混凝土梁及三種短切纖維混凝土梁(體積摻量均為0.30%)進(jìn)行了低速沖擊試驗。通過對比分析了四種混凝土梁的破壞形式、錘頭沖擊力、跨中豎向位移，拉壓應(yīng)變、慣性力以及斷裂耗能，得出三點結(jié)論，以期對不同類型混凝土在環(huán)境-動態(tài)力耦合作用下的工程應(yīng)用提供參考：

(1)各試件梁的破壞形態(tài)均為典型的彎曲破壞，均形成一條豎向主貫穿裂縫。數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，低速沖擊作用下混凝土梁的破壞過程可以分為三個階段——第一階段為試件梁的變形階段，并未出現(xiàn)裂縫，錘頭沖擊力做功主要貢獻(xiàn)于增加試件梁的動能；第二階段為試件梁的裂縫發(fā)展階段，錘頭沖擊力做功主要貢獻(xiàn)于試件梁的斷裂，加速度經(jīng)歷下降階段后在零值附近小幅波動；第三階段，試件梁裂縫貫穿，沖擊力迅速下降至零值，結(jié)構(gòu)破壞。

(2)摻入玄武巖纖維和玻璃纖維會降低混凝土梁的剛度，但碳纖維對混凝土梁的剛度未見顯著影響；柔性纖維的摻入導(dǎo)致混凝土梁的動態(tài)峰值力有所降低，相比同強度的PC梁，CFRC梁峰值力降低2%，BFRC梁與GFRC梁峰值力降低13%；柔性纖維的摻入可大大增加混凝土梁破壞時的最大跨中位移，與PC梁的最大峰值位移相比，BFRC梁、CFRC梁與GFRC梁的最大位移分別提升22%，25%與41%，三者的區(qū)別源于纖維絲缺陷以及與混凝土間的黏結(jié)性能，對于須嚴(yán)格控制跨中峰值位移的受彎構(gòu)件，采用BFRC與CFRC為宜。

(3)GFRC梁斷裂消耗的能量最多，相比于PC梁提高了88 %；CFRC梁和BFRC梁消耗的能量分別相對于PC梁提高了43%和18%；玻璃纖維對混凝土梁斷裂耗能提高程度約為碳纖維和玄武巖纖維的2倍和5倍；GFRC梁、CFRC梁與BFRC梁中，斷裂耗能與沖擊能量的比值分別為0.85，0.65和0.54。