近爆荷载作用下PC柱动力响应及破坏模式数值模拟研究

随着装配式建筑在我国的推广应用越来越广泛,装配式构件在爆炸荷载下的性能值得深入研究.利用LS-DYNA显示动力分析软件对PC柱在近爆荷载下的动力响应及破坏模式进行数值模拟分析.计算了PC柱在8 kg TNT爆炸当量,爆炸距离(TNT炸药中心至结构表面)为0.6 m,比例距离为0.3 m/kg1/3动力响应,分析轴压比、混凝土强度等级、截面惯性矩以及箍筋、纵筋配筋率对PC柱抗爆性能的影响,并与普通RC柱进行了对比研究.研究发现,有无轴压比对PC柱的抗爆性能影响很大,存在轴压比的时,PC柱的侧向位移明显较小.提高混凝土等级,增大截面惯性矩以及增加纵筋配筋率均可提升PC柱抗爆性能,箍筋配筋率影响较小.在相同模拟工况下,RC柱与PC柱破坏形式有所不同,PC柱表现出了更好的抗爆性能.     

冲击波负压对防护门反弹效应的影响分析

本文对冲击波负压作用下防护门的反弹效应进行了研究,采用合理的荷载假定形式,推导了考虑负压影响的防护门反弹力的精确解析公式,评价了负压对防护门反弹效应的影响规律：即随着比例爆距的增大,负压峰值相对于正压峰值逐渐增大,反弹增大效应也较明显,但这样一个响应可能仅对比较小的超压值才出现,由于正压、负压峰值都较小,防护门刚度较大,故增大的反弹力不足以对防护门造成破坏,设计中可以不考虑负压的影响。     

大直径泥水盾构隧道浆液初凝后管片上浮规律研究

为了研究大直径泥水盾构隧道管片的上浮变化规律,对管片结构在施工过程中的受力进行分析,将管片的上浮分为浆液初凝前的急剧上浮和初凝后的缓慢上浮两个阶段,并引入地基沉降的弹性力学公式,在考虑地层应力、千斤顶反力、环间摩阻、螺栓抗剪力以及管片浆液自重因素下,建立了浆液初凝后管片上浮量计算模型。然后以上海地区正在修建的北横通道西线盾构隧道工程为背景,分析管片上浮量实时监测数据,找出管片上浮量的发展规律,确定浆液初凝后管片上浮量在整体上浮量中所占比例。并采用该比例根据实测上浮量求得浆液初凝后上浮量,与理论模型计算结果相比,二者较为接近,验证了浆液初凝后管片上浮量计算模型的合理性。     

水中近场爆炸作用下钢筋混凝土桩毁伤效应研究

为了对高桩码头的抗爆性能及安全性进行评估,利用数值分析方法,对某高桩码头钢筋混凝土桩在近场水中爆炸荷载作用下的破坏模式进行研究.通过与经验公式的对比,对数值分析方法进行了验证;建立了钢筋混凝土桩在爆炸荷载作用下的三维分析模型,研究了半径数及爆源深度等参数对钢筋混凝土桩的动力响应和破坏模式影响;基于数值分析结果,给出了该型钢筋混凝土桩在给定爆炸深度情况下抗爆的安全范围,研究成果可以为该类型高桩码头抗爆设计及分析提供参考.     

综合管廊内燃气爆炸荷载特性实验研究和数值模拟

我国综合管廊内燃气安全问题亟待研究和解决。为了研究管廊内燃气爆炸荷载特性,在0.11 m×0.11 m×6 m的小尺寸管道内进行甲烷-空气混合气体封闭爆炸实验,研究了在不同点火能量(电极点火-2 J;化学点火-5 J)下,甲烷浓度为7.5%~13.5%的爆炸波的传播规律。结果表明:燃气爆炸超压峰值随浓度的增大先增加后减少,在浓度为10.5%时超压峰值最高;点火能量提高时,超压峰值普遍提高。采用SIMTEC数值分析软件对实验进行模拟,选用大涡湍流模型和修改的涡耗散概念燃烧模型能够很好的验证管道内燃气爆炸最危险的情况(甲烷-空气充分燃烧爆炸情况)。     

近场水中爆炸作用下钢筋混凝土桩破坏模式及损伤评估研究

高桩码头是我国重要的港口结构,其在服役期间可能遭受偶然爆炸或者恐怖爆炸荷载作用。钢筋混凝土桩是高桩码头的主要承重构件,需要对其在近场水中爆炸荷载作用下的动力响应和破坏模式进行研究,进而对高桩码头的抗爆性能及安全性进行评估。对某型高桩码头的钢筋混凝土桩在近场水中爆炸荷载作用下的破坏模式及损伤评估进行了研究。通过与试验结果的对比分析,对数值分析方法进行验证;建立了钢筋混凝土桩在爆炸荷载作用下的三维分析模型,研究了半径数对钢筋混凝土桩的动力响应和破坏模式影响;基于分析结果,建立水中爆炸作用下的损伤评估机制,给出该型钢筋混凝土桩在给定工况下抗爆的安全范围,研究成果可以为该类型高桩码头抗爆设计及分析提供参考。     

钢筋混凝土框架梁柱节点灌浆套筒连接抗震性能研究

设计并制作了4个钢筋混凝土框架梁柱节点试件,其中两个现浇整体节点试件,两个预制装配梁柱节点试件（采用灌浆套筒连接钢筋）,轴压比分别为0.3和0.4。对试件进行低周往复加载试验,研究了梁柱节点试件的破坏形态、滞回特性、刚度退化、耗能性能以及灌浆套筒接头受力状态等。结果表明：预制装配梁柱节点试件的耗能能力略低于现浇整体梁柱节点试件的耗能能力,两者破坏形态明显不同,预制装配节点试件的裂缝分布比较集中,主要分布在梁柱交界面、灌浆套筒端部区域以及梁跨中截面区域,而现浇节点试件的裂缝分布比较均匀密集;加载前期,轴压比对滞回性能影响不明显,而加载后期,轴压比对预制装配整体式节点试件节点核心区的钢筋滑移和剪切变形影响较为明显;基于试验结果,对灌浆套筒材料进行简化等效处理,并对节点不同区域采用不同的截面属性,采用OpenSees有限元软件对节点试件进行了模拟,其模拟结果与试验结果吻合较好。     

圆墩爆炸易损性分析

对桥梁在不同爆炸荷载下的损伤情况进行评估研究可以为桥梁设计、桥梁灾后评估及保险投资等提供参考,以完成更好的防护设计以及达到更好的经济评估效果.采用非参数化方法,对某典型高速公路连续梁桥圆形截面墩柱开展了爆炸易损性分析.建立了爆炸荷载作用下圆墩高效数值分析模型,定义了墩柱损伤评价指标及墩柱损伤等级,对爆炸荷载作用下墩柱的反应样本进行统计分析,形成墩柱在不同爆炸当量的爆炸荷载下的易损性曲线.结果表明,当爆炸当量超过200 kg时,墩柱轻度毁伤水平的超越概率基本已达到1;当爆炸当量超过300 kg时,墩柱发生超过中度水平的损伤概率已接近80％.界限值为0.8的曲线在0～500 kg爆炸当量范围内呈现持续上升趋势.易损性曲线可以预测墩柱在不同爆炸当量发生不同损伤等级的概率,以更加准确地对墩柱损伤进行评估.     

坑道内爆炸冲击波传播规律的研究

摘 要：炸药在坑道内爆炸将产生沿坑道传播的空气冲击波,冲击波与坑道壁相互作用,使得坑道内冲击波的传播规律明显不同于自由大气中冲击波的传播规律。使用有限元计算软件LS-DYNA对已有的坑道试验进行了数值模拟,通过数值模拟结果与试验结果数据比较,验证了有限元计算中所使用的计算模型和参数取值的合理性。利用数值模拟的计算结果,使用量纲分析理论,拟合了距离爆炸中心点一定距离处爆炸冲击波超压峰值的计算公式,并与试验结果进行对比,分析了该公式的适用性,为坑道中爆炸冲击波的传播规律研究提供了参考。