【摘 要】
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近年来,生产生活的意外爆炸和恐怖袭击时有发生,建筑结构可能遭遇背包炸弹、煤气罐爆炸等接触爆炸荷载的作用,而爆炸一旦发生,不仅会直接造成大量的人员伤亡而且由于目标柱失效进而引起结构发生连续性倒塌,极大增加了灾害的程度,然而国内外针对结构的爆炸研究主要集中在中远距离爆炸,其研究理论也比较成熟,但对于近场爆炸尤其是接触爆炸下结构的抗爆性能研究很少。因此,开展接触爆炸荷载作用下RC结构的抗爆性能研究具有重
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近年来,生产生活的意外爆炸和恐怖袭击时有发生,建筑结构可能遭遇背包炸弹、煤气罐爆炸等接触爆炸荷载的作用,而爆炸一旦发生,不仅会直接造成大量的人员伤亡而且由于目标柱失效进而引起结构发生连续性倒塌,极大增加了灾害的程度,然而国内外针对结构的爆炸研究主要集中在中远距离爆炸,其研究理论也比较成熟,但对于近场爆炸尤其是接触爆炸下结构的抗爆性能研究很少。因此,开展接触爆炸荷载作用下RC结构的抗爆性能研究具有重要的理论意义和实用价值。主要研究工作如下:(1)利用ANSYS/LS-DYNA分别对RC墩柱及梁柱节点接触爆炸实验进行了数值模拟,模拟结果与实验吻合良好,构件在接触爆炸荷载作用下均发生了严重的局部破坏,RC墩柱迎爆面及侧面受损严重,而梁柱节点损伤主要发生在炸药作用一侧,上部柱头完全失效。(2)采用ANSYS/LS-DYNA,对RC构件在接触爆炸荷载作用下的动力响应和破坏过程进行了数值模拟,分析了爆炸应力波在构件内的传播过程及其破坏机理,研究了炸药当量、爆炸距离、轴压比以及边界条件等参数对构件抗爆性能的影响,并对爆炸应力波进行了理论分析,探讨了接触爆炸下RC柱截面不同高宽比对其损伤程度的影响。(3)通过数值模拟研究了叠合梁与现浇梁在爆炸荷载作用下抗爆性能差异,探讨二者应力波传递模式的区别。随后对叠合梁进行了加固,研究了U型箍加固方式对构件抗爆性能的影响,并从CFRP加固形式及粘贴层数开展参数分析。研究结果表明:与现浇梁相比,叠合梁由于叠合面的存在导致爆炸应力波向梁体背爆面的传递效率减弱,部分应力波在叠合面处反射形成拉伸波,从而造成叠合面产生塑性损伤并加剧迎爆面的破坏程度,降低了构件的承载能力,而梁体经过U型箍加固后,抗爆性能显著增强。(4)基于有限元分析软件LS-DYNA,进行了直接移柱与爆炸毁柱下平面框架连续性倒塌对比分析,并利用三阶段模拟法研究了接触爆炸下不同爆炸位置及纵横比对框架抗倒塌性能的影响,计算结果表明:直接移柱分析方法由于忽略了爆炸荷载对结构造成的初始损伤,导致框架倒塌破坏程度有所降低,与真实的爆炸倒塌结果存在一定差距,平面框架一层中柱节点是其抗倒塌最不利位置,同时对于空间框架而言,随着纵横比的增大,框架抗倒塌性能逐渐减弱。
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