论文部分内容阅读
爆炸会引起结构构件损坏乃至结构部分或整体倒塌,进而导致人员伤亡和财产损失,给社会造成经济压力。关键构件的失效是导致结构局部甚至整体倒塌的主要原因。因此研究构件在爆炸荷载作用下的动力响应,得到构件在一定爆炸荷载作用下是否破坏的判断准则,对进一步的结构倒塌研究有着重要的意义。
本文总结了国内外关于爆炸荷载对结构作用的研究现状;由于我国目前建筑用钢在高应变率下的力学性能未见报道,进行了建筑用钢快速拉伸试验。试验结果表明建筑钢筋的力学性能呈率相关性,即随着应变率的增大,建筑钢筋的屈服强度和极限强度提高。经回归分析,给出了以钢筋力学性能特征值为基础的建筑钢筋模型和J—C模型中的参数;鉴于缺乏详细的试验研究数据,进行了爆炸荷载作用下钢筋混凝土板和粱的试验,以研究构件在爆炸荷载作用下构件的动力响应。试验中钢筋最大应变率约为2.5/s,混凝土最大应变率约为1.2/s;试件破坏后板的裂缝形式不同于静载时的对角裂缝,而是在板中部出现方形裂缝并伴有对角裂缝;随着配筋率的增大,梁的裂缝数量增多,宽度减小,主要为跨中的受弯裂缝。采用有限元分析软件对试验试件进行数值模拟,混凝土和钢筋分别采用J—C模型进行模拟,其中J—C模型的参数取自上述建筑用钢快速拉伸试验数据回归参数。通过比较分析验证了数值模拟的准确性。采用经验证的钢筋混凝土墙、柱的有限元模型和数值模拟方法,对不同轴力和不同爆炸荷载作用时间下构件的动力响应进行了分析,得到了不同轴力和不同爆炸荷载作用时间的破坏荷载峰值。墙和柱的破坏荷载峰值随时间增大而减小并渐渐趋于定值;在小偏压破坏时,随着轴力的增大,构件的抗爆炸荷载能力减小,在大偏压破坏时,轴向力的增大反而会提高构件的抗爆炸荷载能力。利用数值分析的数据得出构件的破坏曲面,分别以轴力、荷载作用时间和破坏荷载峰值作为坐标。该曲面可用于确定构件是否破坏,从而为进一步描述结构在爆炸荷载作用下的倒塌过程提供依据。