爆炸荷载下混凝土构件动力方程的差分解

爆炸荷载下混凝土构件的动力方程为非齐次偏微分方程,通常采用数值法迭代求解,迭代过程需同时考虑材料非线性和应变率效应。采用差分法求解爆炸荷载下构件的动力方程,同时考虑弯曲变形和剪切变形,将材料非线性和应变率效应融入差分迭代过程,应用分层法模型计算节点弯矩,考虑混凝土开裂引起的截面弯曲刚度退化和变形的非线性变化,这些改进步骤,提高了分析的严密性和精确度。差分结果与他人实验数据吻合良好,与LS-DYNA有限元分析具有相当的精度。     

爆炸荷载作用下钢-混凝土组合梁的动力响应及破坏形态分析

本文利用LS-DYNA软件对同冲量不同超压峰值不同时间的三种荷载工况下钢-混凝土组合梁的动力响应及破坏模式进行了研究对比,并对梁的变形过程、关键位置点的位移、速度、支座剪力和跨中弯矩进行了详细的分析。结果表明,在爆炸冲击波下,开始阶段混凝土板对钢梁有很好的保护作用,但混凝土易于破碎,钢-混凝土组合梁容易丧失共同工作的能力,剪切破坏是钢-混凝土组合梁的一种重要破坏形式。     

爆炸荷载作用下夹芯板的动力响应研究

为了得到夹芯板在爆炸荷载下的动力响应,采用试验、能量法和有限元分析方法对其进行研究.首先,介绍一种可用于夹芯板抗爆性能研究的试验系统装置及其试验结果;其次,将夹芯板的变形过程分为3个阶段,假定夹芯板通过芯材的压缩变形、面板的拉伸和弯曲消耗爆炸荷载作用到夹芯板上的能量,通过能量平衡方程得到夹芯板的变形量;最后,采用有限元...     

接触爆炸荷载下钢-混凝土组合梁的破坏模式研究

运用LS-DYNA软件对接触爆炸荷载下钢-混凝土组合梁的破坏形式进行了数值分析,研究了混凝土板的破坏过程及梁的破坏模式.结果表明,钢-混凝土组合梁以局部变形为主,混凝土易于破碎,钢梁与混凝土板易丧失共同工作的能力,而接触爆炸荷载下钢-混凝土组合梁主要有三种不同的破坏模式,分别为混凝土板的破碎、钢梁的局部大变形和荷载作用区的局部冲切破坏.     

爆炸荷载作用下地下锚喷支护结构动力响应数值分析

为了研究常规钻地炸弹在岩石中爆炸时对地下支护结构的影响,应用LS-DYNA有限元程序分析了地下防护工程锚喷支护结构在爆炸荷载作用下的动力响应.模型中考虑了锚杆对岩石的锚固作用,其中混凝土采用H-J-C模型,并考虑了应变率效应.与国内外经验公式的计算结果比较表明,该分析模型与方法是合理的,能据此进行爆炸荷载作用下地下结构的动力可靠性分析.     

爆炸荷载作用下钢结构的动力响应与破坏模式

采用对空气扩散有限制的典型爆炸超压模型,考虑应变速率和损伤累积效应对钢材的影响,应用ABAQUS有限元分析软件,对钢柱和平面钢框架在爆炸荷载作用下的动力响应和破坏模式进行了数值模拟和分析。结果表明:采用Johnson-Cook本构模型以及考虑损伤累积效应的失效准则,可以有效地模拟钢结构在爆炸荷载作用下的动力反应;降低柱顶集中荷载或者减小柱长度,可以有效地提高钢柱在爆炸荷载作用下的承载能力;在爆炸荷载作用下,钢柱产生不可恢复的塑性变形而丧失承载能力,是平面钢框架发生整体倒塌的主要原因。     

H型钢梁在爆炸荷载作用下的动力响应及破坏模式研究

本文使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立H型钢梁模型,并利用CONWEP方法对其施加爆炸荷栽。分析了当炸药位于钢梁正下方时,作用在H型钢梁上的爆炸荷栽压力分布和H型钢梁在爆炸荷栽作用下的动力响应及炸药位置等参数对其动力响应的影响。得到以下结论:作用在钢梁上的爆炸荷栽最大超压峰值出现在炸药投影点处,其他点处荷载超压峰值与最大超压峰值的比值与炸药距离H和距投影点的距离R有关;在爆炸荷栽作用下,H型钢梁易发生端部剪切破坏,其塑性变形主要出现在梁端部腹板处;随着炸药靠近梁端部,使得钢梁发生端部剪切破坏时的最大比距离增大。     

双层球壳结构内爆炸荷载下的动力响应研究

为考察双层球壳结构内爆炸荷载下的动力响应,用ANSYS/LS-DYNA软件进行数值分析研究,得到在不同炸药量(TNT当量)和不同屋面孔洞率情况下,双层球壳结构内爆炸荷载下的动力响应结果。对软件模拟结果分析,随着炸药量的增加,结构最大轴力和最大位移响应值都增加;屋面开孔越大,结构最大轴力和最大位移响应值都减小,有利于结构抗爆。     

二次爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁动力响应分析

将化爆荷载等切线简化为突加三角形动载,运用动力有限元程序计算三种典型跨长钢筋混凝土适筋梁在二次动载冲击下的破坏形态和动力响应,重点分析对比前后两次荷载作用下梁构件跨中正截面钢筋和混凝土应力应变的变化特征。结果表明,梁在二次突加动载作用下的破坏包含整体弯曲破坏和局部剪切破坏,钢筋和混凝土的二次残余应变增大幅度远高于残余应力的提高。构件越长,挠度峰值相对越大,但对钢筋和混凝土应力峰值影响不大。通过等效一次动载与二次动载的响应,给出了三种典型跨长钢筋混凝土梁二次动载的设计提高系数供设计参考。     

爆炸荷载作用下工字钢梁非线性有限元分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS对工字钢梁在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值计算,分析过程中考虑了应变速率对钢材性能的影响。通过调整爆炸荷载的施加方式和工字钢梁支座边界等参数,得到了爆炸荷载作用下,工字钢梁在不同条件下的跨中位移响应、破坏形态、跨中Mises应力变化与时间的关系和梁中塑性耗散能的变化,并对结果进行了分析比较。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱的动力响应与破坏模式

在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土构件和结构的动力响应较之地震荷载和静态荷载作用下要复杂得多。运用有限元显式动力分析软件LS-DYNA,建立了典型钢筋混凝土柱的三维有限元模型,该模型对钢筋混凝土采用分离式建模,并且考虑了材料的应变率效应和钢筋与混凝土间的粘结滑移。在该有限元模型的基础上,通过对爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱动态响应的数值模拟,研究了钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下可能的破坏模式及其规律。同时,运用参数化分析方法,研究了截面惯性矩、混凝土轴心抗压强度、纵筋配筋率和配箍率等参数对钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的动态响应的影响,在数值模拟结果的基础上,分析提出了钢筋混凝土柱抗爆设计时应当注意的问题。研究结果表明:在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土柱的破坏模式不仅和自身的特性有关,还取决于爆炸荷载的类型。提高柱截面惯性矩和混凝土轴心抗压强度,能够显著降低钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的柱中水平位移,从而提高其抗爆性能。增加配箍     

CFRP加固钢筋混凝土梁抗爆性能试验研究

通过对三组15根CFRP加固钢筋混凝土梁进行抗爆性能试验,研究了CFRP粘贴层数、配筋率、爆炸荷载大小等因素对裂缝开展、破坏形式、应变和挠度的影响。试验结果表明,加固梁的裂缝数量明显增多,但裂缝宽度减小了43%～71%,裂缝间距减小了79%～89%,U形锚固有效阻止了CFRP剥离,使加固梁呈CFRP拉断破坏。随着CFRP粘贴层数的增加,梁的抗爆能力平均提高量为13%～42%。对应于配筋率为0.84%、1.30%、1.88%的加固梁在第1、2、3次爆炸加载时的抗爆能力平均提高量分别为14%、16%和29%,但随着配筋率增加,加固梁的抗爆能力提高幅度有所减小。当爆炸荷载较大时,CFRP与受拉纵筋之间开始出现应变差,CFRP的存在使得钢筋的应变发展滞后于未加固梁中钢筋的应变发展,这种现象随爆炸荷载增大而趋于明显。CFRP可以有效提高钢筋混凝土梁的刚度,但加固梁的变形能力减小。     

A damage mitigation measure for steel structures under blast loading

The number of explosive attacks on civilian buildings has recently increased and the pattern of damage inflicted on structures when an explosion takes place remains quite difficult to predict. This paper performs a 3-dimensional dynamic response and damage analysis on steel frame structure, subjected to blast loads created by explosive devices. In this study, advantages of using polymer cables as a means of damage mitigation are investigated. Results from this study shows that synthetic fiber ropes as bracing for steel structures reduce the horizontal displacements of structure caused by air blast pressure. The contribution of fiber ropes in structural stability is also presented.     

Long duration blast loading of cylindrical shell structures with variable fill level

This paper investigates the effect of long-duration blast loads on the structural response of aluminium cylindrical shell structures containing varying fluid levels. A detailed non-linear numerical model comprising remapped Lagrangian analysis examines localised plate buckling and deformation. The relative computational accuracy of an uncoupled numerical model developed in this paper is compared with experimental results obtained at one of the worlds׳ most powerful air blast testing facilities. Evaluating structural response for blast loads with an extended dynamic pressure phase is exceptionally difficult using only Eulerian controlled CFD methods; due to domain constraints incorporating restrictive cell sizes engulfing the target structure before remapping. The further complexity of shock transmission through a structure damped by an internal fluid is examined experimentally. Fibre optic controlled instrumentation and high speed photography provide a vital insight towards coupled flow-field behaviour of the shell structure. Surface mounted pressure gauges on the cylindrical wall accurately record the pressure time history throughout the passage of the shock wave. This paper highlights the key influence on blast response due to varying internal fluid levels and the relative importance pertaining to a conservative design solution for varying operational states. Numerical modelling in this paper demonstrates the robust accuracy achievable for a remapped Lagrangian solution. The routine analytical assumption of uniform drag forces acting on the structural body was shown to be both misleading and inaccurate by comparison. This research will be of direct interest to both practitioners and researchers considering high power explosive blasts from sources such as hydrocarbon vapour cloud ignition.     

混凝土结构抗震加固技术综述

针对部分既有建筑抗震性能不足的现状,本文详细介绍了几种混凝土结构抗震加固技术,探讨了提高混凝土结构抗震性能的方法,并结合工程案例对每种技术的优缺点进行细致阐述,供设计人员参考选用。     

混凝土结构温差收缩效应分析计算

迄今为止,国内外尚未能给出钢筋混凝土结构温差收缩效应合理解。研究提出考虑混凝土徐变收缩时效特性,考虑地基或桩基有限约束刚度,考虑带后浇带结构生成过程的施工模拟和考虑结构施工至使用生命全过程最不利温差取值的计算钢筋混凝土结构温差收缩效应的新方法。典型算例(平面500m×100m、双向柱网10m、6层现浇钢筋混凝土框架结构)计算分析结果表明,以往分析计算方法夸大了基础约束刚度,未按结构施工构成实际情况选取所经历的最不利温度场,未考虑混凝土收缩应变的不利影响,也未考虑混凝土徐变的有利影响,放大了底部结构应力,缩小了上部结构应力。新方法揭示的结构温差收缩效应比较合理准确,对大体量钢筋混凝土建筑结构设计有重要参考价值。     

地震作用下钢筋混凝土框架结构中楼梯构件的影响效果分析

结合汶川地震中楼梯间的震害表现,根据楼梯的数量与布置方式以及主结构规模与布局构建了18个计算模型,对钢筋混凝土框架结构中楼梯构件的影响效果进行分析研究。结果表明:楼梯构件参与结构整体计算分析后,钢筋混凝土框架结构的侧向刚度、周期、振型、地震作用、层间位移、框架梁柱的地震内力等技术指标均有明显的变化,这种变化与楼梯构件的数量与布置方式以及主体结构的侧向刚度大小等因素密切相关。计算分析还表明,楼梯相关构件(斜板、平台梁、平台柱等)在地震作用下的受力非常复杂,结构设计时应对此有充分的考虑。     

反复荷载作用下混凝土异形柱结构累积损伤分析及试验研究

反复荷载作用下混凝土结构的累积损伤将加重其力学性能的劣化,实用的结构累积损伤评价模型,可以定量确定结构的剩余刚度和强度,为结构安全评估和修复加固提供理论依据。本文以结构在理想无损伤状态下外力所作的功为初始标量,依据能量耗散原理,提出反复荷载作用下结构累积损伤评价模型。应用该损伤模型结合试验数据分别对L形截面柱、异形柱框架节点和异形柱框架结构进行了累积损伤分析,所得到的损伤评价指标,能较好地反映在反复荷载作用下钢筋混凝土结构的累计损伤状态。     

考虑余震影响的RC框架结构抗震设计方法

历史地震表明强余震会进一步增大结构的破坏程度甚至使其倒塌,但是我国乃至世界上的所有抗震设计规范均只考虑主震作用而没有直接考虑余震影响.为提出能有效考虑余震影响的抗震设计方法,文章基于主余震设计谱和主震设计谱共设计了12个钢筋混凝土(RC)框架结构.选取50条实际主余震地震动对所有结构进行增量动力分析进而得到结构倒塌易损...