橡胶是一种高韧性材料,加入到混凝土中不仅能改善混凝土的脆性,提高其耗能性能,而且为科学处理废旧轮胎提供了一条环保途径。结合我国国情,交通网络纵横交错,桥梁经常发生碰撞事故。因此将橡胶混凝土应用于桥梁的防撞减振装置能够成为减少车桥碰撞事故危害以及资源再生利用的可行方案。本文通过试验分析,得到了橡胶骨料的粒径大小、外形、预处理方式以及外掺料这四类因素对橡胶混凝土抗压强度、弹性模量和阻尼比的影响规律。进而选取最优配比的橡胶混凝土制作成梁、墩构件的防撞保护覆层,通过分析对比覆层构件在摆锤撞击作用下的动力响应,证明了橡胶混凝土具有较好的防撞减振效果。结合试验数据,建立了较为精细的橡胶混凝土材料模型以及有限元仿真撞击模型。主要的研究结论如下:(1)橡胶骨料等体积取代20%细骨料是较为合适的橡胶混凝土制备方法。随着橡胶骨料粒径的增大,橡胶混凝土抗压强度呈先增大,后减小的趋势。橡胶粒径太小可能会对水泥水化反应过程造成不利影响。而大粒径橡胶骨料,容易成为应力集中点。本文认为存在橡胶混凝土静力性能的最佳橡胶粒径范围。(2)NaOH溶液预处理、掺入纤维型橡胶骨料是橡胶混凝土材料性能较为有效的优化方案。通过对橡胶混凝土材料进行性能优化,静力性能如抗压强度、弹性模量得到改善的同时,动力性能如阻尼比,依然保持着相对于普通混凝土的优势。橡胶混凝土相较于普通混凝土,阻尼比的提高率超过70%。(3)梁或墩构件在覆上橡胶混凝土保护层后,能够减小其碰撞刚度,从而撞击力峰值下降,位移和应变减小。同时得益于橡胶混凝土较高的阻尼比,撞击能量耗散地更快,响应的衰减周期更短,构件遭遇冲击作用后的损坏程度降低,表明橡胶混凝土覆层具有较好的防撞减振效果。(4)通过对比颗粒型和纤维型橡胶骨料制成的橡胶混凝土覆层构件的各测点动力响应时程数据,表明改变橡胶外形对混凝土覆层的抗冲击保护效果并无明显差异。证明了对橡胶混凝土进行性能优化,可以提高其静力性能,对动力性能则无明显改善效果,但相对普通混凝土依旧保持高阻尼高耗能的优势。(5)ABAQUS混凝土塑性损伤模型用于模拟橡胶混凝土材料以及撞击试验是可行的。覆层构件在撞击荷载下的动力响应受附加阻尼与附加刚度共同影响,其中高阻尼高耗能的橡胶混凝土覆层是动力响应减小的主导原因。