随着我国城市化进程的发展,兴起了基础设施建设的热潮;钢筋混凝土是应用最为广泛的建筑材料之一。钢筋混凝土结构(RC)在其生命周期内可能会面临各种冲击问题,如脱轨列车、偏离航向的船舶或者炸弹爆炸等造成的冲击作用,从而丧失承载力,造成严重安全事故。近年来,利用纤维增强复合材料(FRP)加固既有结构构件以提高构件的抗冲击能力,成为了一个研究热点。本文研究了侧向冲击作用下FRP加固RC构件(以下简称FRPRC构件)的动力响应及破坏模式,主要研究内容及成果如下:(1)对RC构件和FRPRC构件进行了不等跨(冲击点在跨度的2/9处)落锤冲击试验,得到了各构件的典型破坏模式和受力性能。试验结果表明,在冲击作用下,RC构件的短跨区域表现为以斜向裂缝为主导的剪切破坏模式,而FRPRC构件表现为竖向裂缝开展和纵向钢筋断裂的弯曲破坏模式。相较于RC构件,FRPRC构件的冲击力峰值变化不大,但冲击力平台值提高,平台段的持时缩短。(2)介绍了考虑应变率效应及损伤断裂的混凝土、钢筋与FRP的本构模型,建立了有限元模型。将有限元分析结果与试验得到的破坏模式、冲击力时程曲线和挠度时程曲线进行比较,验证了有限元模型参数的正确性。(3)使用有限元分析,对RC与FRPRC构件的破坏机理进行了对比分析研究。分析内容包括构件长度方向弯矩、剪力在不同时刻的变化规律、冲击点处截面的弯矩、剪力时程曲线和钢筋的应变特点。分析结果表明,在冲击过程中,RC构件的危险截面(冲击点处截面)剪力在达到峰值后立即下降、丧失大部分承载力,同时截面也无法提供抗弯能力;在整个构件范围内,钢筋的最大应变主要集中在箍筋。经过FRP加固后的RC构件的弯曲、剪力强度都有提高;FRPRC构件的弯矩、剪力在达到峰值后仍然维持在较高水平,直到纵向钢筋断裂才开始下降;构件钢筋的最大应变发生在纵筋。上述规律进一步证明了经过FRP加固后,RC构件的破坏模式由剪切破坏转变为弯曲破坏。(4)研究了不同参数对RC与FRPRC构件在冲击作用下工作机理的影响,考虑的参数包括冲击速度、配筋率、FRP包裹范围、FRP层数和混凝土强度。结果表明:(a)冲击速度和纵筋配筋率的变化不会改变两种构件的破坏机理,RC构件均表现为剪切型破坏,FRPRC构件则为弯曲型破坏;但随着冲击速度和纵向配筋率的提高,可以有效提高FRPRC构件冲击力平台值、降低挠度。(b)对本文构件,FRP包裹范围约为总跨度0.5倍、包裹层数为1层时,即可满足较理想的加固效果;在此基础上再扩大包裹范围、增加包裹层数对构件工作机理影响不大。(c)对RC构件,混凝土强度等级越高,构件破坏越轻微,挠度越小;而该参数对FRPRC构件的影响不明显。