爆炸作用下影响钢筋混凝土板挠度的主要因素分析

本文通过结合应用CONWEP与ABAQUS两种软件,在爆炸荷载作用下对钢筋混凝土板进行了分析,总结出了在爆炸作用下板中点挠度大小与炸药量、板厚、配筋率和约束条件之间的关系,从而了解了爆炸作用下影响板中点挠度的主要因素,为板的防爆设计加固提供参考。     

近爆荷载作用下钢筋混凝土板的损伤分析

对于重要建筑结构的抗爆性能评估,通常需要用合适的计算方法进行直接的数值模拟。为研究钢筋混凝土板的抗爆能力,本文采用AUTO-DYN软件对钢筋混凝土板进行了数值模拟。研究结果表明:采用流固耦合数值模拟方法较合理地展现了钢筋混凝土板的开裂过程;在2 kg炸药爆炸荷载作用下,钢筋混凝土板将发生震塌破坏,危害结构内人员的安全。     

钢筋混凝土板的静力挠度和冲击力挠度

将钢筋混凝土板看作是由混凝土和钢筋组成的叠层板,本文研究了板的配筋率、板厚和混凝土强度等级对薄板的静力挠度、动力挠度和固有振动频率的影响;并得出改变板厚对静力挠度、动力挠度和固有振动频率的影响最为显著,其它依次为混凝土强度等级和板的配筋率。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土板破坏评定方法

压力-冲量(P-I)曲线是结构构件在爆炸荷载作用下的初始设计及在爆炸荷载作用后的破坏评定的有效工具。目前,确定结构构件的P-I曲线采用的方法均是基于单自由度结构体系假定的,并且多以结构构件的中点位移作为破坏指标。然而在爆炸荷载作用下,结构构件大多因高阶响应而发生局部破坏,且可能发生弯剪破坏。因此,通过将结构构件简化为单自由度体系模型并且选择结构构件中点位移为单一破坏指标获得的结构构件的P-I曲线,不能准确评定其破坏程度。利用LS-DYNA有限元动力分析软件,建立了典型钢筋混凝土板在爆炸荷载作用下响应和破坏的分析方法,提出了基于钢筋混凝土板跨中截面受弯剩余承载力的破坏指标以及利用数值方法确定钢筋混凝土板跨中截面受弯剩余承载力的步骤。同时,综合分析数值模拟结果,拟合了钢筋混凝土板P-I曲线的数学表达式,提出了一种简化了的确定钢筋混凝土板P-I曲线的方法,采用该方法确定的P-I曲线可用来对任意爆炸荷载作用后钢筋混凝土板的破坏进行评定。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的破坏机理研究

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立跨度为4 m的标准钢筋混凝土梁的有限元模型。分析了在单位爆炸荷载P=1.0 MPa作用下,钢筋混凝土梁从出现裂缝到发生破坏的全过程。     

钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的动态响应分析

钢筋混凝土柱在冲击爆炸荷载作用下的破坏可能会导致结构连续性倒塌。本文对爆炸荷载下钢筋混凝土柱的动力响应进行了数值模拟。在建立三维实体钢筋混凝土柱模型时,对混凝土材料采用了脆性损伤模型,分析了柱在不同折合距离时的侧向位移和失效情况,可以看出,侧向位移随着折合距离的增大而逐渐减小。当折合距离大于2.5时,爆炸冲击荷载对柱的影响很小。研究结果对钢筋混凝土柱的设计与防护具有一定的参考价值。     

碳纤维加固钢筋混凝土板的爆炸试验研究

粘贴或包裹碳纤维布加固钢筋混凝土结构不仅得到了广泛研究,而且已被成熟应用于工程实践.在混凝土保护层嵌入碳纤维(或玻璃纤维)条加固钢筋混凝土结构,具有不改变构件的截面尺寸和外观,不影响建筑效果等优点,正在成为一种新的加固技术,尤其适用于公共建筑、经典建筑的加固.选择结构中常用的钢筋混凝土简支单向板为试验对象,在板的保护层分别嵌入6条厚度1.4 mm宽度20 mm的碳纤维布,研究试件的爆炸响应以及爆炸中所表现的破坏特征,尤其是嵌入的碳纤维的破坏,研究碳纤维在钢筋混凝土板爆炸动力响应中的作用.试验结果证明,保护层嵌入碳纤维(CFRP)可以有效地用于加固遭受爆炸荷载的钢筋混凝土构件和结构.     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁挠度计算的有限元分析

采用有限单元法对碳纤维布加固的钢筋混凝土梁的受力变形进行了全过程分析，并用试验结果验证了此方法的正确性。本文的研究结果对今后碳纤维布在混凝土结构加固中的应用与设计具有一定的参考价值。     

装配式钢筋混凝土叠合板抗爆性能影响参数分析

为研究装配式钢筋混凝土叠合板(以下简称叠合板)的抗爆性能,建立了叠合板的数值分析模型,并基于试验对数值分析模型的合理性进行验证。对叠合板抗爆性能的影响参数进行了分析,包括混凝土抗压强度、钢筋屈服强度、钢筋直径、板厚、叠合板交界面位置。通过研究发现,在爆炸荷载作用下,混凝土抗压强度和叠合板交界面位置对叠合板的抗爆性能影响很小;提升钢筋的屈服强度,适当地增加叠合板板厚以及增加钢筋直径,可以显著降低叠合板的位移幅值和残余位移,使叠合板延性得以提高,从而增强叠合板抗爆性能。     

基于钢筋混凝土板抗爆响应的爆炸分类研究

因为爆炸荷载的瞬时性和复杂性,所以鲜有学者对近远场爆炸分类进行研究。此外,钢筋混凝土（reinforced concrete,简称RC）板在近远场爆炸发生时的破坏模态是不同的。因此,首先基于对近距离、近场和远场爆炸下RC构件破坏模态的讨论对数值模型进行了可靠性验证;随后,通过数值模拟提出并验证了爆炸分类的界限值;最后,通过数值拟合提出了爆炸峰值超压的计算公式,以预测不同条件下的爆炸峰值超压。     

钢筋混凝土双向板肋梁楼盖挠度计算方法研究

对现浇钢筋混凝土双向板肋梁楼盖中的中区格板、边区格板和角区格板,分别进行了均布荷载作用下的静力加载试验,测试了梁板的挠度值;考虑区格板边界支承条件的影响,建立了双向板挠度计算公式,并将公式的挠度计算值与试验值进行比较。结果表明:按线弹性理论所得的挠度值与试验值之间存在较大误差;按挠度计算公式计算所得挠度值与试验结果比较吻合。     

冲击荷载作用下钢筋混凝土板的动力性能研究

以固支的圆板为例,建立了三角形冲击荷载作用下钢筋混凝土的有限元模型,分析了荷载大小和作用时间对板动力响应的影响,结果表明,板的动力响应主要受荷载强度的影响,荷载作用时间影响不大,结构变形以弯曲模态为主。     

梯形分布荷载作用下钢筋混凝土框架梁挠度计算公式

提出了梯形（三角形）分布荷载作用下钢筋混凝土框架梁、连续梁的挠度计算公式,其原理基于阶梯形变刚度梁的初参数法,并与挖处理方法的计算结果作了分析比较。     

接触爆炸钢筋混凝土板的数值模拟分析

在试验的基础上,运用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对触爆作用下单层厚板的抗爆性能进行数值模拟计算,对爆炸波在钢筋混凝土板中传播及震塌破坏做了全过程三维数值模拟,通过数值模拟可以更加清楚地认识单层厚板在触爆条件下的破坏机理,模拟计算的破坏现象和试验结果取得了良好的一致性。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱的抗爆性能研究

在爆炸冲击荷载作用下,钢筋混凝土梁、柱构件的破坏是导致建筑结构坍塌的主要原因。文章运用LS-DYNA对钢筋混凝土柱建立了三维有限元模型,并对爆炸冲击荷载下的钢筋混凝土柱的动力响应进行了数值模拟;运用参数化分析的方法研究了混凝土轴心抗压强度、纵筋配筋率、箍筋间距以及箍筋加密方式等对钢筋混凝土柱抗爆性能的影响。研究表明：提高混凝土轴心抗压强度、增大纵筋配筋率和进行箍筋加密可以有效提高钢筋混凝土柱的抗爆能力,尤其是对柱端箍筋进行加密是提高钢筋混凝土柱抗爆能力的最有效方式。     

爆炸荷载下钢筋混凝土框架连续倒坍特性及影响因素研究

防止结构在爆炸荷载下连续倒坍问题日益受到广泛关注。采用ANSYSLS-DYNA软件,对钢筋混凝土框架进行爆炸荷载作用下数值模拟。通过结构的动态响应,研究失效构件位置、构件尺寸、配筋率、炸药距离等参数对框架结构整体连续倒坍行为的影响。数值模拟分析结果表明:边柱失效比中柱失效引起的破坏更严重;适当提高配筋率或增加梁高可降低结构连续倒坍可能性;楼板形成的悬链效应能延缓连续倒坍速度;爆炸距离稍远结构连续倒坍风险显著降低;采用缓冲吸能材料(泡沫铝板)对于结构的关键构件进行安全防护,是防止框架结构连续倒坍的有效措施。研究成果可以为参数影响分析和爆炸荷载作用下钢筋混凝土框架连续倒坍破坏模式控制提供参考。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土构件动力响应的数值模拟

考虑了高应变率下混凝土和钢筋的动态本构模型,根据已有试验资料对炸药、钢筋混凝土构件和两者之间的空气建立数值模型,使用显式动力有限元软件LS-DYNA模拟了空气中点源炸药爆炸产生的爆轰冲击作用于钢筋混凝土构件和爆炸荷载作用下构件动力响应的全过程。结果表明,钢筋混凝土构件受到爆轰冲击的作用区域主要集中在构件迎爆面,构件背爆面受到的绕射冲击作用相比可以忽略;构件内应力波的传播不规则,同一位置处剪切应力波峰值早于弯曲应力波出现,构件的易损部位和爆轰冲击的主要作用位置有关,构件中部较端部更易发生弯曲破坏,而端部较中部更易发生剪切破坏。数值模拟结果和试验数据具有较好的一致性。成果表明,本文的数值模拟方法可以更准确地模拟爆炸荷载作用下钢筋混凝土构件的破坏机理和研究构件抗爆能力。