钢筋砼无梁板结构的极限承载力计算及破坏类型判别方法

本文对均匀满布荷载作用下钢筋砼无梁板结构的可能破坏机构进行了分析，采用屈服线理论推导了弯曲破坏的极限承载力表达式，指出了现行试验模型得到的抗弯强度与实际结构抗弯强度的差异；利用双剪理论，分析了冲切破坏时的极限承载力；在此基础上，建立了无梁板结构类型破坏类型的判别方法。本文的计算结果与试验结果符合较好。     

冲切与弯曲和剪切的比较分析

本文从冲切与弯曲、斜弯、特别是剪切的联系和区别出发，通过比较分析，阐述了砼板冲切破坏的表现特征及内部机理，提出了冲切破坏的明确定义，并对有关试验现象给出解释或从中作出理性推断。     

混凝土基础冲切破坏的统一计算法

本文用量纲分析法得出柱下基础冲切破坏时的简易计算公式，这一公式不仅简单明了，而且精度较高，能把许多前人试验的结果统一于一个公式之中避免了繁复的推导和分析。     

化爆作用下FRP加固RC板的试验研究及动力响应分析

我国20世纪60年代、70年代修建的大量防护工程抗力等级较低,急需进行加固补强。进行了化爆作用下,外贴FRP条带加固钢筋混凝土(RC)双向板抗爆性能的试验研究。按介质-结构相互作用理论确定结构的爆炸冲击荷载,建立了加固板的三折线弯曲抗力模型,利用虚功原理建立了加固RC板的运动微分方程,按数值方法求解了外贴FRP加固双向板在化爆冲击波作用下的动力响应时程,分析结果与试验结果吻合较好。研究结果表明:外贴FRP条带加固可以有效延缓混凝土的开裂、限制裂缝的开展,提高RC双向板的刚度,减小结构位移,减轻结构破坏程度,外贴FRP加固RC双向板的抗爆炸冲击波能力得到了明显提高,外贴FRP条带在极限状态时发生了剥离破坏和断裂破坏。     

燃爆作用下板的动力响应分析

随着城镇燃气的普及，燃气事故也愈加频繁，对结构也造成了一定的破坏，因此确定燃气爆炸荷载的取值是非常必要的。由于燃气作用主要表现为压力波，其升压时间在１００毫秒量级左右，而构件的自振周期在１０毫秒量极。本文通过构件弹性响应的推导，认为最大的动力响应发生在压力波的峰值附近，其大小介于静载和突加荷载之间，最后给出了计算的公式。     

正压冲固平台波浪和海流作用下动力响应分析

针对正压冲固平台在波浪和海流作用下动力响应问题，应用Morison方程和Stokes五阶波理论计算波浪和海流合力；基于弹性半空间理论并采用三次样条函数双向插值方法求解基础的动刚度和阻尼；在此基础上采用有限元方法计算该平台的动力响应。此外采用6倍桩径法计算了平台的动力响应，对比二者结果，说明本文研究的计算方法可靠。     

建筑物在爆破地震作用下的动力响应分析

根据小波分析理论,通过db8小波进行小波分解得到各层级的重构信号,探究爆破地震波到达不同测点处动力响应的区别,以达到优化爆破设计参数的目的。通过对比建筑物内外测点监测结果可以得出:建筑物固有频率所在频带的信号出现一定的放大效应,有些距固有频率较远的频带波形表现出快速的衰减特性,爆破地震信号的低频成分在建筑物中的持续时间得到延长。     

混凝土大坝在水下爆炸作用下的动力响应分析

为了研究混凝土大坝在水下爆炸冲击荷载作用下的应力分布和动力响应,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立大坝结构爆炸数值分析模型,包括炸药、水介质、空气介质、坝体混凝土、岩石五个部分。选取底宽60 m、高85 m的大坝作为研究对象,考虑爆炸荷载作用下混凝土大变形和高应变的影响,采用HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模型模拟坝体混凝土的损伤破坏和塑性变形,研究了不考虑重力和考虑重力的两种模型条件下可能的破坏模式和破坏机理。数值模拟得到爆炸后大坝的应力分布,进而选取4个典型位置点研究其位移时程和压强时程。研究表明：爆炸初始产生的缺口是冲击波扩散的起点,冲击波会发生多次反射,爆炸初始时最大应力可超过50 MPa,之后在10～30 MPa之间震荡。各个典型位置均在第1次反射时达到最大峰值压力,可将第1个反射压力作为弧面板的爆炸冲击荷载;最大von Mises应力出现在爆源附近的缺口以及坝坡转角等易发生应力集中处;典型位置的位移与距离炸药位置呈负相关;重力产生的位移和压力对爆炸响应起抵抗作用,但最大von Mises应力无显著区别。     

多维地震波作用下高耸结构的动力响应分析

本文基于线性结构系统的叠加原理，利用Ｔｒｉｆｕｎａｃ方法获得地震动的转动分量时程，用有限元方法建立高耸结构的三维分析模，以上海三菱电梯试验塔结构作为工程背景，用振型分析法对高耸剪力墙结构在多维地震波分析下的动力反应进行了与分析，得到了一些具有实用价值的结果。     

化爆冲击波作用下建筑物内压缩波参数计算

根据空气动力学原理,分析了外部化爆条件下冲击波阵面后压缩气体经外墙孔口的流动过程,提出了室内平均压力的计算方法;针对砖墙填充的钢筋混凝土框架结构房屋,研究室内外压力作用下墙体的破坏和碎块飞散过程,得到了室内压缩波参数的确定方法,并运用已有试验数据对该方法的有效性进行了验证;通过算例分析了冲击波超压、孔口面积及墙体厚度对室内压缩波升压时间的影响,结论如下：前墙开孔房屋室内升压时间随孔口面积的增大而减小,外墙破坏时,封闭房屋室内升压时间随着墙壁厚度的减小和室外超压的增大而逐渐减小。     

钢纤维高强混凝土冲切板的挠度计算

通过钢纤维高强混凝土简支方板的冲切试验,得到冲切板的板面变形分布图及中心点荷载挠度曲线,认为板在冲切破坏之前发生的变形主要是弯曲变形。该变形反映了板在各个受力阶段的抗弯性能,也在很大程度上直接影响着冲切锥面上的应力分布和板的抗冲切能力。对冲切板在破坏前各受力阶段的挠度进行了计算,计算结果与实测曲线吻合良好。     

撞击荷载下钢筋混凝土柱动力响应的数值研究

为了研究撞击荷载下钢筋混凝土柱的动力响应,该文基于有限元软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土构件碰撞模拟分析的数值模型。对经典钢筋混凝土梁落锤试验进行数值模拟,分析表明该数值模型能够较好的模拟钢筋混凝土构件碰撞过程中的撞击力和变形发展。基于该模型该文研究了不同因素对刚体碰撞钢筋混凝土柱动力变形和撞击力的影响,包括撞击体速度、质量和形状,钢筋混凝土柱纵向配筋率、配箍率和混凝土轴心抗压强度以及材料应变率。分析表明钢筋混凝土柱在撞击作用下的破坏模式主要包括：局部损伤型、整体破坏型和局部破坏型。影响撞击力曲线变化的因素可分为三种：撞击体自身的因素,影响柱体刚度的因素和影响柱体材料强度的因素。各种因素对撞击力峰值、撞击力平台值和撞击持时分别具有不同的影响规律。这些规律将为建立建筑结构倒塌分析的简化撞击力模型提供参考。     

爆炸荷载下钢筋混凝土柱动态响应分析的宏观模型

目前常用于爆炸荷载下钢筋混凝土柱动态响应分析的精细化模型,建模复杂、计算效率低,难以在大规模计算中应用。该文研究了纤维模型在模拟爆炸荷载下钢筋混凝土柱动态响应和破坏的缺陷,针对该缺陷在纤维模型的基础上引入弹簧单元,建立了爆炸荷载下钢筋混凝土柱动态响应分析的宏观模型,并给出了模型参数的确定方法。最后以某典型钢筋混凝土柱为例,分别通过精细化模型和宏观模型对其在不同爆炸工况下的动态响应和破坏进行对比分析,结果表明,提出的宏观模型在计算效率高的同时,能够明显弥补纤维模型的缺陷,达到和精细化模型相近的分析结果。     

基于零厚度粘聚力单元的钢筋混凝土板在爆炸荷载下的动态破坏过程分析

军火库或危险品仓库存在着偶然爆炸的威胁,而钢筋混凝土是这些建筑物的主要构成材料,因此研究钢筋混凝土结构在爆炸荷载下的破坏过程具有重要意义。该文基于LS-DYNA动力有限元程序,利用任意拉格朗日–欧拉（ALE）方法,以及多物质流固耦合方法对混凝土结构在爆炸荷载作用下的动态破坏过程进行研究。为了更好分析混凝土结构在爆炸荷载作用下的动力响应,采用了考虑应变率影响的钢筋和混凝土材料本构模型,并引入零厚度粘聚力单元来模拟混凝土的动态破坏过程,克服基于侵蚀算法单元删除带来的质量损失问题。该文首先介绍零厚度粘聚力单元模型的生成过程并对比试验结果,验证所建立的零厚度粘聚力单元模型的合理性。其次,对比不同爆炸荷载下基于侵蚀算法以及零厚度粘聚力单元两种不同模拟方法的模拟结果,验证基于零厚度粘聚力单元模拟的优越性。最后基于零厚度粘聚力单元模型,分析不同爆炸荷载对混凝土结构动态破坏过程以及碎片抛射的影响。     

爆炸荷载下RC梁系的解析分析

对梁系结构在爆炸荷载作用下的动力计算问题进行了研究,由于支承构件的变形性,梁系结构可归结为第二类的动支座问题。建立了梁系的动支座计算模型,推导并给出了梁系结构分别在弹性阶段和塑性阶段的动力计算公式,分析了影响梁系振动的主要因素和影响规律。研究表明:影响梁系结构振动的主要因素有两个,下部支承结构的基频ω0和无量纲参数ωθ,基频ω0和参数ωθ越大,上部构件的动力系数就越大。当ω0≥5ω时,下部构件对梁系振动的影响可忽略,认为上部构件是刚性支承。     

柔性约束边界对板抗爆动力响应的影响分析

约束边界的形式和刚度的差异会直接影响结构在爆炸荷载作用下的动力响应及其承载能力,现有防护结构的计算理论未能考虑柔性边界的影响,已不再适用,因此有必要建立考虑边界效应的结构抗爆计算方法。该文建立了具有周边分布柔性约束板的计算模型,推导出结构的振型函数,并计算分析了竖向弹性与阻尼约束、抗弯约束和荷载作用时间对结构位移和内力的影响。计算表明：竖向弹性与阻尼约束使板的整体位移增加,由此引起的附加惯性力会消耗部分能量,从而降低了结构的挠曲变形(相对位移)和弯矩值;周边的抗弯约束能限制结构的转动,也有效降低板的最大位移值,因此可通过调节周边柔性约束的形式和刚度提高结构的抗爆潜力。荷载作用时间主要通过参数影响结构的响应,较小时,随着的增加,弯矩值显著增大。     

用双剪强度理论解混凝土板冲切的轴对称问题

本文采用双剪强度理论，对混凝土板轴对称冲切破坏强度进行了计算。采用刚塑性模型，给出轴对称破坏机构，得到极限应力圆的包络线为二条直线，再利用虚功方程求得破坏荷载的上限。公式形式简单，与已有结果相比符合很好。     

MATERIAL MODELLING FOR TRANSIENT DYNAMIC ANALYSIS OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES

Reinforced concrete is a composite structural material which has been the subject of extensive research since it was first used. When considering the rational properties, the research has mainly centred on the behaviour of the concrete, that of the reinforcing steel and the interaction between the steel and the surrounding concrete subject to static loading. The behaviour of reinforced concrete, and, in particular, that of the concrete itself when subject to dynamic loading has been less thoroughly studied. This paper proposes a material model for the concrete which includes the effect of high strain rate upon both the stiffness of the material and upon the crushing strength. It proposes expressions for the yield and failure surfaces of the concrete which account for the effects of high strain rate and then incorporates this material model into an existing finite element program to compare with a series of test results. The paper illustrates that this improved material model can now produce a displacement/time history for reinforced concrete elements which is very close to that observed in tests on elements which are far outside the elastic range.     

钢纤维混凝土在低周反复荷载下力学性能的研究

对钢纤维混凝土棱柱体试件做了低周轴心压缩循环加、卸载试验,试验采用恒位移控制,通过试验和参数研究,提出了钢纤维混凝土反复加、卸载应力~应变曲线方程及计算变形的公式,这些数学表达式简便且可根据材料特性进行调整,具有较广泛的适应性。     

玄武岩纤维混凝土的冲击力学行为及本构模型

采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置研究了玄武岩纤维混凝土在不同应变率下的冲击力学行为,并将其与基体混凝土进行对比分析;采用朱-王-唐(ZWT)模型,在试验研究的基础上,建立了考虑纤维三维随机分布效应的玄武岩纤维混凝土非线性粘弹性本构模型,并与SHPB试验结果进行比较。结果表明:玄武岩纤维混凝土的冲击压缩强度与能量吸收能力,较素混凝土有明显提高,具备优异的冲击力学性能;本构模型提供的理论曲线与试验曲线比较接近,改进后的ZWT模型可以较为准确地描述玄武岩纤维混凝土的高应变率力学行为。