爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素灰色关联分析

装配式桥墩在桥梁施工领域得到广泛的应用,常受偶然爆炸或恐怖袭击的打击影响。为研究爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素的影响规律,采用ANSYS/Workbench建立了近场爆炸荷载作用下的装配式桥墩数值模型,基于桥墩剩余承载力,提出以破坏参数D作为抗爆性指标,以炸药当量、爆心距离、初始预应力大小、节段数和剪力键的设置为损伤因素,分析了5种因素对桥墩损伤程度影响。在此基础上,利用灰色关联分析法衡量爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素之间关联度的指标与贡献度。结果表明：增大初始预应力、节段间设置剪力键其破坏参数D的综合降低率为32.1%、29.6%,均能有效降低墩柱的损伤,与装配式桥墩抗爆受损有良好的关联性;而增加剪力键高度和节段数为12%、7.2%,对墩柱损伤影响较小;5种因素对爆炸荷载下装配式桥墩损伤影响的关联度从大到小为：TNT当量、爆心距离、初张拉预应力、剪力键的设置、节段数量。装配式桥墩抗爆设计中,可优先考虑提高初张拉预应力大小、设置剪力键等关联度较大的因素,灰色关联分析法对爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素分析具有一定的参考性。     

近场爆炸作用下钢箱梁抗爆性能研究

为研究钢箱梁的抗爆性能,基于ALE多物质流固耦合理论,采用LS-DYNA软件开展近场爆炸作用下钢箱梁的数值模拟,根据钢板爆炸试验验证了模拟方法的准确性,开展钢箱梁损伤及压力场分析,进一步就不同炸药当量、不同钢板厚度及不同加劲肋布置展开参数化分析。研究结果表明:爆炸荷载作用下钢箱梁的破坏形式主要可分为塑性变形和破裂开口两种;爆炸冲击波破坏顶板后在翼板处狭小的空间内,封闭效应显著,箱梁内部超压峰值最大发生在顶板最靠近爆点的加劲肋处;结合抗爆性能、经济性和桥面铺装推荐2 cm为钢箱梁顶板最优厚度;加劲肋与顶板可看作一个熔断体系,利用加劲肋和顶板相对刚度的差别,可以将破损区域限制在两加劲肋之间。     

爆炸荷载下盾构管片的动力响应分析

在综合国内外有关隧道抗爆理论和方法的基础上,忽略管片的变形,将管片假设为刚体,提出了一种爆炸荷载作用下管片结构动力分析的简化计算方法,该方法能模拟管片与管片之间、管片与螺栓间以及地基与结构间的相互作用。随后利用该方法对南京地铁进行了抗爆动力响应分析,得到了隧道的位移和速度时程曲线,研究了管片参数变化对结构动力响应的影响。计算结果表明,简化计算方法能准确反映隧道管片结构在爆炸荷载作用下的动力响应,是一个简便实用的计算方法,所得结果可为管片结构抗爆设计提供具有一定的参考价值。     

爆炸荷载作用下粘贴Polymer Sheet膜材砌体墙防护性能研究

以混凝土砌体墙爆炸试验为基础,借助LS-DYNA软件,分析混凝土砌体墙在爆炸荷载作用下的破坏机理及Polymer Sheet膜材加固后的防护性能。研究结果表明：爆炸荷载作用下,墙体背爆面跨中位置、迎爆面上下端部为危险截面,最易破坏;爆炸荷载的峰值压力不超过0.385MPa时,砌块之间脱离和飞溅较少,可不进行防护;当峰值压力大于0.385MPa时,随峰值压力增大,破坏部位脱离的砌块数量增多,飞溅速度加快,对建筑物内部人员及设施威胁增大,必须进行防护加固;峰值压力不超过0.95MPa时,膜材能够很大程度上发挥防护作用,阻挡散落砌块的抛射;当峰值压力大于0.95MPa时,膜材自身在锚固处断裂,墙体与断裂的防护膜以整体形式向建筑内部抛射,建议此时采用索膜防护体系,以提高防护效果;最后给出了Polymer Sheet膜材加固的砌体墙安全防护距离,以供设计参考。     

爆炸荷载作用下地下防护结构生存概率计算

在引入随机模糊概念处理地下防护结构荷载不确定因素的基础上,提出了爆炸 作用下地下结构的可靠度分析的方法，推导出了地下防护结构生存概率的计算公式。     

气云爆炸条件下消防炮的抗爆性能研究

以换流变压器站变压器燃爆防控及消防应用为背景,针对变压器在失控条件下可能发生的燃爆事故,通过设计模拟试验,完成变压器燃爆事故的模拟。进而对现有消防设备消防炮的功能可靠性和抗爆性能进行验证。结果发现,在高温、高压的气云爆炸火球范围内,消防炮的抗爆性能无法满足实际需要,在变压器爆炸后存在功能损失的情况。发现了消防炮自身的抗爆薄弱环节,提出了消防炮抗爆设计及安装改进建议。可为换流变压器站的抗爆型消防炮设计提供基础数据参考。     

爆炸荷载作用下FRP管-混凝土-钢管组合柱动态响应的数值模拟研究

针对FRP(纤维增强复合材料)管-混凝土-钢管组合柱的抗爆性能,采用非线性有限元软件ANSYS/LSDYNA进行数值模拟研究。分析了组合柱在爆炸荷载作用下的破坏形态、不同比例距离以及不同厚径比情况下的动态响应。结果表明:在爆炸荷载作用下,组合柱损伤程度明显降低;随着比例距离逐渐增大,FRP材料组合柱的中部水平位移峰值显著降低;随着厚径比增大,组合柱刚度逐渐增强,组合柱中部水平位移峰值也显著降低。因此,该类组合柱具有优越的抗爆性能。可为该类型组合柱的抗爆设计以及进一步研究提供参考。     

钢筋混凝土隔离墙抗爆性能数值模拟研究

为了研究钢筋混凝土隔离墙在爆炸荷载作用下的动态响应和抗爆性能,采用LS-DYNA有限元软件建立9 m跨度隔离墙结构简化模型,模拟了不同药量和爆炸距离下隔离墙的动态响应。将模拟结果与经验超压公式计算结果和已有试验结果对比,验证了爆炸荷载和材料参数选取的合理性,分析了结构的破坏过程、冲击波作用规律、墙面荷载分布规律和结构变形情况。结果表明:建立的数值模拟可以较好地模拟爆炸冲击波与结构的相互作用;墙面冲击波压力衰减速率与药量和爆炸距离密切相关,墙面压力衰减幅度可达97.8%。在相同药量时,随着爆炸距离增加,墙体底部压力减小,顶部冲量增加;墙体结构由小变形转变为结构整体的较大变形;比例距离小于0.376■时,墙体底部容易发生剪切破坏。模拟结果可以为抗爆隔离墙的设计提供依据。     

接触爆炸下黏土砖砌体墙的抗爆性能

为了研究接触爆炸下黏土砖砌体墙的抗爆性能，采用LS-DYNA有限元软件，以传统单面黏土砖砌体墙为例，建立了黏土砖砌体墙三维分离式细观模型，分析了不同强度接触爆炸载荷下墙体的毁伤和破坏特征。使用两种不同质量的TNT炸药对普通黏土砖墙体在单方向支撑条件下进行了对应的接触爆炸试验验证，并研究其工作机理及响应特性。分析结果表明，随着爆炸载荷的逐渐增加，接触爆炸对墙体的破坏形式主要由中央爆坑以及水平、竖直方向的十字形裂纹的形成，转化为灰缝的层裂、崩落、贯穿以及墙体的错位和倒塌。     

立交桥桥脚桩基岩石开挖爆破

本文介绍了坚硬岩石小爆破截面条件立交桥桥脚桩基孔的爆破方法，可为同类施工提供借鉴。     

重力式桥墩水中承台的爆破拆除

本文以南昌老八一大桥一座重力式桥墩为例,介绍了控爆炸拆除水中工字钢混凝土承台的方法,以期对同类施工提供借鉴。     

爆炸荷载下钢管混凝土墩柱柱面压力分布研究

通过两次TNT药量分别为3 kg和50 kg的大比例钢管混凝土墩柱静爆试验,1次TNT药量为50 kg的自由场静爆试验,获得了钢管混凝土墩柱柱面爆炸荷载的压力分布规律,对比研究了各经验公式(入射压力、反射压力和正压持时等)的预测差异与适用性。结果表明:钢管混凝土墩柱迎爆面负压区及背爆面压力值较小,可忽略不计;钢管混凝土墩柱对迎爆面反射压力有一定影响,但对正压冲量影响较小;当比例距离z3 m/kg1/3时,球形爆炸波与半球形爆炸波入射压力的各预测公式结果近似,反射压力与入射压力的平均比值约为2.5;当比例距离z3 m/kg1/3时,反射压力与入射压力的比值变化率随比例距离的减小而增大;反射压力经验公式预测离散程度较大,Henrych公式和Chengqing Wu公式的预测结果偏小;整体上,采用TM5-1300预测作用在钢管混凝土墩柱上的各爆炸荷载特征参数较为合理。     

快速拼装式防爆墙消波性能数值模拟研究

为研究快速拼装式防爆墙墙后超压分布规律及影响因素,基于2D映射3D网格建模技术,采用AUTODYN有限元软件分别对TNT当量为6.82 kg,爆高1 m、爆距3 m、墙厚0.5 m,墙体高度为1.5 m、2 m、2.5 m的计算模型和比例爆距分别1.58 m/kg~(1/3)、1.28 m/kg~(1/3)、1.05 m/kg~(1/3)的计算模型以及比例爆距为1.05 m/kg~(1/3),爆高1 m、墙高2 m、墙厚0.5 m,爆距为2 m、3 m、4 m的计算模型进行了模拟,分析了墙体高度、比例爆距和炸药位置对墙后超压分布的影响。结果表明:墙体高度增加将显著增强防爆墙消波性能,墙体高度在1.5~2.5 m范围内变化时,墙后消波系数变化较大;随着比例爆距的减小,墙后较远处消波系数有所增大;随着测点高度和爆高增大,测点处受到的防爆墙保护效应将减小。综合考虑以上因素对墙后测点超压的影响,拟合出了计算墙后超压大小的公式,计算结果与数值模拟结果能较好的吻合。     

两次脉冲加载条件下炸药装药的安全性实验技术

为获得炸药装药在多次脉冲载荷条件下的安全性,基于大型落锤模拟加载装置,设计了两次脉冲实验装置,建立了两次脉冲载荷条件下炸药装药安全性实验方法。研究了CL-20基含铝炸药在两次脉冲载荷条件下的安全性。结果表明:所用的实验装置可以对CL-20基含铝炸药装药实现两次脉冲,实验原理可行。锤头高度为1.0 m时,炸药装药在两次脉冲载荷作用下未发生点火;锤头高度超过1.2 m后,炸药装药在第二次脉冲载荷作用时发生点火。     

应力波效应对爆炸作用下RC桥损伤特性的影响

为了研究RC桥梁抗爆性能,分析了应力波传播的基本原理,采用AUTODYN软件建立了有限元计算模型,验证了计算方法的有效性,对空中爆炸作用下方形空心RC桥动态响应进行数值仿真,分析了方形截面RC桥应力波的传递路径和不同位置的损伤特点.得到以下结论:爆炸作用下RC桥损伤特性受应力波效应影响明显,且主要为自由面反射引起的拉应力;梁体上缘下表面损伤最为严重,须重点防护;梁体两缘上部形成“耳状”损伤;梁体下缘上表面中部出现明显损伤.     

不同加载压力下HMX基含铝炸药的冲击起爆特性

为了研究HMX基含铝炸药的冲击起爆特性,对其进行了两种加载压力下的冲击起爆试验。结果表明,加载压力为14.68 GPa时,其到爆轰距离为12.04~15.38 mm;加载压力为15.55 GPa时,到爆轰距离为10.23~12.01 mm;稳定爆轰后的爆轰压力约为25 GPa。基于圆筒试验确定了HMX基含铝炸药的JWL状态方程参数,结合两种加载压力下的冲击起爆试验结果进行数值模拟,标定并验证了点火增长模型反应速率方程参数。计算结果与试验结果一致。得到14.68 GPa加载压力下HMX基含铝炸药到爆轰时间为2.5 μs,到爆轰距离为13.70 mm;15.55 GPa加载压力下的到爆轰时间为1.9 μs,到爆轰距离为10.60 mm。计算结果表明,加载压力增大,前导冲击波速度增长变快,波阵面压力增长变快,炸药到爆轰时间与到爆轰距离减小,爆轰成长阶段同一时刻下的波阵面压力增长速率也随之增大。     

壁厚对HR2钢柱壳爆轰加载下膨胀断裂行为的影响

通过对6、12 mm两种不同壁厚的HR2钢柱壳进行爆轰加载实验,对其断裂碎片的宏观形貌、断口的微观形貌以及横截面的变形微观结构进行系统表征,研究了金属柱壳在爆轰加载下的膨胀断裂机理。结果表明,在膨胀断裂过程中壳壁厚度的增大导致HR2钢柱壳由纯剪切断裂变为拉剪混合的断裂模式。断裂碎片的微观结构分析结果表明,柱壳的断裂实际上是剪切裂纹从样品内部剪切带形核并扩展、和拉伸裂纹沿柱壳外表面的形核扩展的共同作用及竞争的结果。薄壁柱壳断裂由样品内裂纹沿剪切带的形核和扩展主导发生剪切断裂,而厚壁柱壳中内侧的裂纹沿剪切带的形核和扩展,但是最外侧则为环向拉应力主导发生拉伸断裂,因此表现出拉剪结合的断裂模式。     

平面爆炸波加载装置技术研究

工程材料的防撞抗冲击、抗爆吸能的试验中,随着加载速率的增加,爆炸荷载的加载速率、均匀程度、接触方式以及测试系统灵敏程度都会对实验结果产生很大影响.为研究工程材料在极端爆炸荷载作用下的动力响应,设计一套构造简单、实验便捷、数据精准的试验装置成为了一个亟待解决的问题.经研发的平面爆炸波加载装置采用串联雷管同步引爆网状导爆索,网状格栅滤波,导波光管多次反射最终形成一维平面冲击波.通过coinv数据采集仪、1861A应变调理仪、桥式应变片及DASP软件平台组成测试系统,测得不同炸药当量加载下的压力时程曲线,并采用LS-DYNA对平面爆炸波加载装置进行仿真分析.结果表明:装置的优点在可以大幅度提高试验加载速率,并形成一维平面波对试件均匀加载;获得的实验数据与仿真分析数据吻合良好、真实可靠.     

宜春大桥爆破拆除

要爆破的桥为复合结构,拆除两端钢筋混凝土结构引桥后,剩下江中7孔部分为石拱桥,长270.3 m,宽10.2 m。爆破环境复杂,南岸距居民楼16 m,中间距状元洲公园设施5 m,控制飞石和振动是重点。对结构进行分析,确保倒塌的情况下,减少钻爆工作量是方案优化的要点。详细讨论了石拱桥坍塌机理、装药参数的设计和起爆网路,结合倒塌过程图像对下落过程进行了分析。