爆炸荷载作用下焊接工字钢梁的动力响应及破坏模式分析

目的分析焊接工字形钢梁在爆炸荷载作用下破坏模式及影响动力响应的主要因素,为钢梁抗爆设计提供建议．方法采用有限元软件ANSYS／LS—DYNA,基于流固耦合的方法对钢梁的动力响应及破坏进行数值分析．结果在不同的爆炸荷载作用下,钢梁可能发生剪切破坏、弯剪联合破坏和翼缘屈曲破坏3种破坏模式;增高腹板高度可以有效地控制钢梁在爆炸荷载作用下的跨中最大位移,效果次之的是增加翼缘板厚度和腹板厚度,效果最差的是增加翼缘板宽度．结论钢梁的破坏模式与比例距离有关．随着比例距离增大,钢梁的破坏模式由剪切破坏模式转变为翼缘屈曲破坏模式．增大梁截面高度,能有效地提高钢梁的抗爆承载力．     

爆炸荷载的数值模拟及近爆作用钢筋混凝土板的动力响应

采用AUTODYN软件对自由空气中爆炸荷载进行了数值模拟,分析了空气网格尺寸和求解算法对爆炸荷载模拟结果的影响,并与经验预测和TM5-1000值进行了比较分析.研究结果表明,空气单元网格尺寸对爆炸冲击波峰值超压有着显著的影响,对冲量也有一定的影响;Euler-FCT算法较Euler-G算法提高了爆炸荷载的模拟精度,通过增加装药量,可以得到与实际值较吻合的模拟结果.同时采用流固耦合数值模拟方法进行了近爆作用下钢筋混凝土板的动力响应分析,较合理地展现了钢筋混凝土板从混凝土开裂、碎片形成、部分钢筋屈服到板局部震塌破坏的动态演变过程.     

爆炸荷载作用下部分埋置结构响应的数值模拟方法

为了比较不同的数值模拟方法进行动力响应分析的优缺点,采用爆腔内壁施加经验压力和高爆炸药材料模型(ALE算法)模拟爆炸荷载,分析了部分埋置结构的动力响应.结果表明:爆腔内壁施加经验压力时程模拟爆炸荷载的方法与Lagrangian算法模拟爆炸荷载的方法所得的数值结果相近,但其计算精度低于ALE算法,Lagrangian算法和ALE算法相比,所需计算工作量较少,爆腔内壁施加经验压力模拟爆炸荷载的方法在实用性上具有一定的优势.     

水平及抗弯约束对梁抗爆动力响应的影响分析

边界约束的差异会直接影响结构的抗爆动力响应及承载能力,建立了水平弹性约束和抗弯约束条件下抗爆梁在弹性阶段的数值差分计算方法和塑性阶段的理论解析方法,并计算分析了水平约束刚度、荷载形式以及屈服弯矩动力强化系数对动力响应的影响。计算结果表明,在塑性阶段,水平约束和抗弯约束影响结构的动态响应显著,水平约束使梁截面在变形过程中产生横向压力,抗弯约束直接限制刚体转动,均有效降低了梁位移动力系数,相对提高结构的承载力。相同约束刚度和荷载峰值条件下,平台荷载下结构的位移动力函数均高于三角形荷载下位移动力函数,说明动力荷载的作用时间越长,对结构承载越不利。另外考虑屈服弯矩的动力增强系数时,可提高结构的抗爆潜力。     

单侧隧道内爆炸荷载作用下双线地铁隧道的动力响应与抗爆分析

研究了单侧地铁隧道内爆炸荷载作用下双线地铁隧道的动力响应,并选用泡沫铝作为防爆措施进行了地铁隧道的抗爆分析．在土-结构动力相互作用分析中,采用有限元与无穷元相耦合的方法建立了由双线隧道及其周围有限成层土区、远场半无限土区的整体计算模型,其中土体的有限元模型是依据某地铁工程的地质勘探资料建立的．通过该实际地铁工程的数值仿真以及计算结果的对比分析,揭示了爆炸超压、双线隧道的埋深和间距以及隧道周围土质条件对隧道衬砌应力场的影响;研究结果也表明泡沫铝具有良好的缓冲吸能作用,是提高地铁隧道抗爆能力的一种有效措施．     

钢筋混凝土框架结构在爆炸荷载下的动力响应及破坏分析

采用有限元软件SAP2000模拟钢筋混凝土框架在不同峰值的爆炸荷载下的动力响应过程。通过对结构各构件在不同峰值爆炸荷载下的位移对比分析,结果表明在钢筋混凝土框架中受爆炸荷载直接作用的那部分构件位移变形非常大的,是远离爆炸荷载那部分构件位移的几十倍,说明爆炸荷载作用下结构构件的破坏具有一定的局部性。分析结果还表明当爆炸荷载较大时结构构件有可能发生剪切破坏而导致整个结构在短时间内整体破坏。     

不同配筋方案钢筋混凝土梁抗爆性能的比较

基于数值分析的方法,首先利用有限元软件LS-DYNA建立跨度4 m、截面尺寸250 mm×500 mm的钢筋混凝土梁有限元模型。然后采用标准配筋方案与4种不同配筋加固方案作为配筋方案、并以跨中最大挠度与整体振动周期作为其评价指标,对爆炸荷载作用下不同配筋方案钢筋混凝土梁的抗爆性能进行了比较。最后按照本文提出的经济系数的概念,对不同配筋方案梁抗爆性能的经济性进行了比较。结果表明:(1)以梁跨中最大挠度作为评价标准并通过与其他4种配筋方案进行比较,采用交叉斜筋的梁在最大药量下的跨中最大挠度最小。(2)以梁整体振动周期作为评价标准并通过与其他4种配筋方案进行比较,采用交叉斜筋的梁在最大药量下的振动周期最短。(3)通过LS-DYNA软件得到的梁破坏图可以看出,采用交叉斜筋的梁在最大药量下的破坏程度最小,并且钢筋仍然处于弹性阶段。(4)通过对5种不同配筋方案梁的经济性进行分析,采用交叉斜筋的梁在含钢量较小的情况下可有效地减少梁的跨中最大挠度。综上所述,采用交叉斜筋的配筋方案能够有效地提高混凝土梁的抗爆性能与限制梁两侧裂缝的发展,同时具有较好的经济性。     

爆炸荷载作用下饱和土中地下建筑结构的动力响应

基于有效应力动力分析法,对爆炸荷载作用下饱和土与地下建筑结构相互作用的特性进行了分析.考虑三角型荷载不同升压时间对地下结构的动力响应,得出了结构顶板中部上表面、底板中部的下表面的反射压力随着升压时间的减小而增大的结论     

含泡沫铝防护层钢筋混凝土板的抗爆性能研究

为了研究多孔吸能材料泡沫铝对结构的防护作用,采用LS-DYNA软件对自由空气中5 kg Pentolite炸药爆炸作用下含泡沫铝防护层钢筋混凝土板的动力响应进行了数值模拟,比较分析了不同厚度泡沫铝的防护效果.结果表明,随着泡沫铝防护层厚度的增加,钢筋混凝土板的挠度变形显著减小,受到的冲击加速度幅值衰减较大,泡沫铝防护层能够有效提高钢筋混凝土板的抗爆性能;当泡沫铝防护层增加到一定厚度时,对爆炸冲击波的衰减效果不再明显.钢筋混凝土板的泡沫铝防护层厚度存在一个合理的设计值,对不同的结构进行防护设计时,需要进行相应的计算分析.     

钢筋混凝土梁斜截面抗裂简化计算方法

在钢筋混凝土梁斜截面抗裂计算理论模式基础上，结合国内外大量试验研究资料、分析了截面高度、混凝土强度、纵向受拉钢筋配筋率、跨高比和剪跨比等因素对钢筋混凝土梁斜截面抗裂度的影响规律，提出了物理概念明确、形式简捷的集中荷载钢筋混凝土梁斜截面抗裂简化计算公式。     

配筋钢纤维混凝土纯扭构件性能的试验研究

介绍１３根矩形截面配筋钢纤维混凝土纯扭构件的试验结果；基于钢纤维增强机理和现行规范设计理论，提出这类纯扭构件开裂强度、极限强度的计算公式。     

重复荷载作用下钢筋砼梁裂缝的试验研究

在试验的基础上,对钢筋砼梁在重复荷载作用下的使用性能进行了分析并提出了在重复荷载作用下钢筋砼梁裂缝宽度的计算方法,本文的建议公式与静力荷载作用下的裂缝宽度计算公式形成了统一的计算体系,建议公式计算值与试验值符合。     

局部锈蚀钢筋混凝土梁承载力试验研究

为模拟实际构件中的局部锈蚀现象,通过外加电流对位于钢筋混凝土梁端部与跨中局部区段的受拉钢筋进行加速锈蚀,并研究其力学性能与变形性能.结果表明：随着锈蚀程度的增加,局部锈蚀梁承载力明显下降,挠度显著增大,刚度减小;跨中锈蚀的影响程度高于端部锈蚀;截面变形基本符合平截面假定.     

不同爆炸载荷作用下加筋板的动态响应分析

主要仿真分析了3种爆炸冲击载荷作用下加筋板动态响应的异同。利用有限元分析软件LS-DYNA,模拟了加筋板在矩形、三角形、指数形等3种冲击载荷作用下的动态响应。通过比较加筋板压力、等效应力、位移等参数,分析得出:在3种冲击载荷强度和冲量都相等的情况下,目标板前期阶段的动态响应基本相同;对整体破坏效果而言,矩形冲击载荷的破坏效应最大,三角形载荷次之,而最能体现爆炸冲击载荷特征的指数形载荷的破坏效果则最小。     

集中荷载钢筋混凝土有腹筋梁的受剪承载力

根据国内外的大量试验资料，研究了混凝土强度、剪跨比和配箍率对集中荷载作用下钢筋混凝土箍筋梁的受剪承载力影响规律。在笔者原已提出的集中荷载钢筋混凝土无腹筋梁的受剪承载力计算公式基础上，给出了概念明确，形式简捷的集中荷载钢筋混凝土梁的受剪承载力统一计算公式     

混凝土粘钢加固梁现场荷载试验

作者依据《混凝土结构试验方法标准》GB50152-92,并结合工程实际,对采用粘钢技术加固的混凝土梁进行现场标准使用荷载试验,所采用的加卸载方式以及对钢板与混凝土工作同步性的检测手段,对同类混凝土加固梁的检测工作有一定的实际参考意义。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能数值模拟

采用DIANA有限元软件建立分离式钢筋混凝土梁模型,同时根据已有研究成果建立锈蚀钢筋及钢筋-混凝土界面的性能退化模型,通过试验验证了模型在锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能分析中的实用性。在此基础上,对锈蚀梁的梁拱作用转换和不均匀锈蚀梁的受力性能进行了数值模拟。结果表明：在钢筋端部锚固良好的情况下,剪弯段黏结破坏引起锈蚀梁的受力机制由梁作用向拱作用转换,且最终导致梁在使用荷载下的抗弯刚度降低34％～44％;纵向不均匀锈蚀梁的抗弯性能评价可简化为全跨均匀锈蚀梁,且计算承载力时宜取不均匀分布锈蚀率的最大值,计算刚度时宜取其平均值。     

预制短板浮置板轨道落轴冲击动态响应

针对现有的预制短板浮置板轨道结构以及普通轨道结构各自在实际工程应用中的各种参数建立三维有限元模型.通过大型有限元软件ANSYS对其在不同预制长度的条件下做落轴冲击的仿真分析,分别得到各自结构的动态响应,而后再做以比较,提出在不同工况的条件下合理的选型、应用以及搭配方案,并为预制浮置板轨道的其他动力性能的研究提供了一个关键的动态理论参数.