爆炸荷载作用下钢柱的动力响应与影响因素分析

采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立钢柱有限元模型,模拟爆炸荷载作用下钢柱的动力响应,并对影响钢柱动力响应的主要因素进行数值分析。考虑了不同爆炸荷载、材料失效应变、单元网格密度、柱高、柱截面尺寸和柱承担的轴向压力等参数的影响。通过对钢柱动力响应时程曲线进行分析,研究爆炸荷载作用下钢柱响应特性及其破坏机理;通过分析,得到各参数对其动力响应的影响规律。分析结果表明:增大柱的截面尺寸,能够降低柱跨中水平位移;增大柱截面高度,能有效地提高钢框架柱的抗爆承载力;在钢柱抗爆设计中,应控制其所承受的轴向压力大小,轴压比值不宜超过0.3。     

燃气爆炸作用下地下综合管廊动力响应模拟

针对地下综合管廊结构的抗爆性能,依托某工程实例,建立综合管廊结构在燃气爆炸荷载作用下的三维有限元模型,确定燃气爆炸荷载曲线及其在地下管廊上的加载方式,分析了地下管廊在燃气爆炸荷载作用下的动力响应,讨论了燃气爆炸荷载峰值、持时等主要参数对地下管廊衬砌动力破坏特征的影响。结果表明,燃气爆炸荷载作用下,管廊衬砌的损伤破坏具有局部性和弱传递性;当超压峰值小于0.2 MPa,管廊损伤程度不大;随燃气爆炸荷载峰值的增大,管廊衬砌的损伤程度逐渐加重,达到0.7 MPa时,即便较短持时,燃气室也将出现明显破坏;随燃气爆炸荷载持时的增大,管廊结构损伤破坏加重;相同冲量时,荷载达到峰值时间越短,管廊衬砌的损坏范围和损伤程度越大。     

地震‑燃气爆炸灾害链效应对剪力墙结构的损伤研究∗

地震可能会导致管道损坏和燃气泄露并引发爆炸,从而在短时间内形成灾害链效应作用于结构上。目前研究大多对地震或爆炸单独作用于结构对其动力响应进行分析,对于这种灾害链效应所导致的损伤规律尚不清楚。 提出剪力墙结构考虑地震?燃气爆炸灾害链效应的动力响应分析方法,利用 TNT 当量法将燃气荷载等效为立方体炸药,在地震作用结束后一段时间内施加爆炸荷载以模拟灾害链效应,通过 ANSYS/LS?DYNA 软件分析结构的动力响应。以一个 12 层剪力墙建筑结构为例,选取 3 条地震波并考虑不同的爆炸位置的影响进行非线性时程分析, 研究剪力墙结构的动力响应和损伤规律。结果表明：同地震单独作用相比,地震?燃气爆炸灾害链效应会进一步导致结构的局部出现明显损伤;燃气爆炸荷载作用于结构中间楼层时,结构的总体损伤面积增大,剪力墙严重破坏甚至丧失承载能力;燃气爆炸荷载作用于楼层中心位置时,结构的损伤程度明显大于其作用于同楼层角部位置时的工况。     

基于瞬态分析法的预应力与非预应力钢筋混凝土梁动力响应对比分析*

提出了基于瞬态动力分析完全法的预应力钢筋混凝土梁爆炸冲击模拟方法，并采用已有试验结果验证了方法的合理性，进一步对比探讨了非预应力钢筋混凝土梁与预应力钢筋混凝土梁的动力响应差别和响应机制。研究结果表明：爆炸荷载作用下，钢筋混凝土梁的跨中底部位置最先发生塑性变形，混凝土容易受拉开裂，且爆炸荷载越大开裂越严重；由于预应力筋的存在，预应力钢筋混凝土梁跨中挠度显著减小，预应力钢筋混凝土梁开裂范围大幅减小，裂缝深度也显著降低，但是浅层裂缝的横向分布范围稍有增加；预应力改善了梁的受力状态，使得梁所受荷载均布转移，在爆炸冲击荷载作用下，大部分应力都由预应力筋来承担，非预应力钢筋的应力较小，预应力筋是提高结构抗爆性能的关键点；当脉冲荷载卸载至零后，梁跨中的挠度均能恢复至自重状态下的变形量，说明预应力钢筋混凝土梁在爆炸冲击荷载作用下，仍处于弹性工作状态，这与非预应力钢筋混凝土梁显著不同。模拟研究结果对预应力钢筋混凝土结构抵抗爆炸荷载领域的应用有一定的参考意义。     

BFRP‑FRCM加固砌体填充墙抗爆性能试验研究∗

砌体填充墙在爆炸荷载作用下会发生破坏，甚至会出现碎片飞散等现象，从而造成人员伤亡或设备损坏。为了提高砌体填充墙的抗爆性能，提出采用玄武岩纤维网?纤维增强水泥基（BFRP?FRCM）复合层加固砌体填充墙， 并通过现场爆炸试验研究复合层对砌体填充墙的抗爆加固效果，从破坏模式、碎块分布、位移响应和反射超压响应等角度对比分析了不同比例距离、加固方式砌体填充墙的抗爆性能，探究了 BFRP?FRCM 复合层对砌体填充墙的抗爆加固机理。结果表明：BFRP?FRCM 加固能够有效减弱砌体墙在爆炸荷载下的破坏程度，迎爆面加固减小了砌体墙灰缝脱落范围、爆炸碎块的数量和飞行距离，但砌体墙的残余位移较大；背爆面加固对其位移的限制效果更好，墙体无碎块飞散现象；双面加固显著提高砌体墙的抗压和抗弯承载力，墙体的峰值位移和残余位移最小，即便在比例距离较小时，双面加固后仅在砌体墙中心部位出现局部变形及细小裂缝，并未出现碎块散落现象；引入冲量和强化参数分析不同加固方案对砌体墙抗爆性能提升的影响，在相同比例距离情况下，未加固墙体与加固墙体的反射超压和冲量大致相同，但 BFRP?FRCM 加固能够提高砌体墙的强化参数。     

高强钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土板的抗爆性能数值分析

为研究高强钢绞线网-聚合物砂浆加固混凝土板的抗爆能力,用混凝土HJC动力本构模型,建立了混凝土板、炸药及考虑空气介质影响的流固耦合有限元计算模型。用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,对在爆炸荷载作用下加固前、后混凝土板的破坏形态和抗爆性能进行了数值分析。研究结果表明:混凝土板用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固后,抗爆炸冲击能力明显提高。当小药量爆炸时,板顶、板底同时加固的效果明显优于板底单一加固;当药量较大时,板顶、板底同时加固的效果与板底单一加固相差不大。     

地下拱结构抗爆研究进展与展望

防护工程在战时能有效抵御打击并保存有生力量,历来是国家防御和威慑力量的重要组成部分。与地上防护工程相比,构筑在岩土介质中的地下防护工程具有更强的防护能力。然而,随着科学技术的发展,高技术武器和精确制导武器的命中精度、侵彻深度和毁伤能力不断增强,对地下防护工程构成严重威胁。拱结构具有优异的力学性能,在地下防护工程中应用十分广泛,研究地下拱结构的抗爆性能对地下防护工程建设与发展具有重要意义。地下拱结构的抗爆问题涉及岩土介质中的爆炸冲击效应、岩土介质与拱结构的相互作用以及拱结构的动力响应与破坏机理等复杂的研究内容。国内外学者通过试验、数值仿真和理论分析等方法对爆炸荷载作用下地下拱结构的动力响应开展了较为系统的研究,取得了丰富的科研成果。从地下拱结构抗爆试验、数值模拟研究以及抗爆动力学理论三个方面讨论了地下拱结构抗爆研究进展,结合研究现状,指出未来应结合地下防护工程向深埋地、大跨度发展的趋势,加强地下拱结构原型和大比例模型结构抗爆试验、精细化数值模拟分析以及兼顾精度与实用的计算方法研究。     

地下储液罐抗爆炸地冲击作用的流固耦合有限元分析

储液罐的抗震性能虽然得到了较为深入的研究,但对其抗爆炸产生的地冲击作用的研究还十分罕见。本文通过建立流固耦合的数值分析模型,研究爆炸地冲击作用下地下立式储液罐的动力特性,包括储液晃动波高、罐壁的应力和应变、底板的提离和浮放储液罐的"象足"变形产生原因及破坏机理等。研究结果表明,储液罐在爆炸地冲击荷载和地震荷载作用下的动力响应有明显区别,地震荷载作用下的储液罐抗震验算方法不适用于爆炸地冲击荷载。     

公路桥面伸缩装置及其对桥梁静动力性能影响综述∗

桥梁伸缩装置(以下简称伸缩缝)使用环境恶劣、受荷形式复杂,易出现多种病害。伸缩缝病害会造成桥梁耐久性降低,车致桥梁动力响应加重等不利现象。因此,伸缩缝病害机理及其处置方法和考虑伸缩缝参数影响的车-桥耦合动力响应规律研究受到了广泛关注。本文综述了桥梁伸缩缝力学性能,常见病害及其影响,病害机理及其处置方法等的发展现状;重点讨论了考虑伸缩缝参数及其变化影响的桥梁动力响应的研究进展及存在的问题;展望了未来桥梁伸缩缝研究中有待解决的关键问题。     

爆炸冲击作用下节段拼装桥墩反射超压分布规律分析∗

分析桥墩在爆炸冲击作用下的反射超压是研究其动态响应的基础。采用 ANSYS/LS‐DYNA 建立节段拼装桥墩受爆的三维实体分离式模型,并通过既有试验来验证建模方法的可靠性。以桥墩结构形式、节段数目、爆炸比例距离及爆心高度等为设计变量,分析其对节段拼装桥墩冲击波反射超压分布规律的影响。研究结果表明：爆炸冲击作用下节段拼装桥墩的反射超压分布规律与整体现浇桥墩有显著差别;在桥墩节段数目及爆心高度不变的情况下,桥墩反射超压随比例距离的减小而增大;当爆炸高度接近桥墩接缝时,接缝位置处会产生相当大的反射超压;基于分析数据,拟合得到不同比例距离爆炸作用下节段拼装桥墩和整体式桥墩反射超压分布的简化计算公式, 可为研究桥墩受爆的动态响应及其抗爆设计提供参考。