爆炸荷载下装配式钢筋混凝土梁动力响应及抗爆性能研究

为了研究灌浆套筒连接的装配式钢筋混凝土梁的抗爆性能,建立了装配式钢筋混凝土梁的数值模型,采用多物质流固耦合算法,分析装配式钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的破坏形态和动态响应,通过参数化分析方法,研究了混凝土强度和纵筋配筋率以及炸药位置等因素对装配式梁抗爆性能的影响。结果表明:对于装配式钢筋混凝土梁,由于拼装位置处存在新旧混凝土的薄弱接触面,在爆炸荷载下应力波在梁内传递性能减弱,冲击力不能有效地传递给梁两侧,导致局部发生较严重的脆性破坏。提高混凝土强度和纵筋配筋率、改变炸药爆炸位置均能改善装配式钢筋混凝土梁的抗爆性能。     

钢箱梁抗爆试验中冲击波超压测试方法研究

为了测定钢箱梁抗爆试验中冲击波超压值的大小,同时保证试验中传感器的安全及测量数据的准确性,采用了偏离炸药起爆点的超压测试方法,并通过误差分析,在经典理论公式的基础上,得到考虑钢箱梁变形破坏的冲击波超压反射系数为1.65,由该反射系数计算的超压理论计算值与实测值吻合度较好,最大误差不超过10%.同时对试验冲击波超压值进行了数值模拟,通过数值模拟验证了炸药参数的合理性,为今后研究钢箱梁爆炸动力响应与爆炸威力之间的关系提供了基础.     

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．     

挡墙后爆炸冲击波绕流现象研究

重要建筑通常采用防爆挡墙以防范恐怖主义袭击和意外爆炸。在爆炸冲击下,绕流作用使挡墙墙后的冲击波流场产生变化,导致墙后一定距离处的超压大幅提高,建筑承受比预期更大的荷载。本文用LS-DYNA对近地爆炸下刚性墙后的绕流现象进行了数值模拟,研究了超压时程规律及影响因素。研究发现,距离墙后1.5～2.5倍墙高区域内绕流超压较大,在2倍墙高处出现马赫反应,比无墙时更为危险。研究成果可为重要建筑物防爆挡墙的布置及挡墙后建筑抗爆分析提供参考。     

爆炸下考虑钢梁翼缘变形的改进单自由度法

为解决爆炸下结构产生较大局部变形时采用等效单自由度方法计算结构整体位移会出现较大误差甚至错误的问题,在单自由度理论基础上,以工字型钢梁为研究对象,通过分析翼缘局部变形对钢梁整体位移的影响规律后,基于提出的钢梁截面简化变形模型对其弯曲抗力函数进行改进,提出钢梁抗爆分析的改进单自由度方法。通过有限元软件ABAQUS数值模拟不同爆炸工况下钢梁的动态位移响应与破坏特征,并与单自由度模型及改进单自由度模型的计算结果进行对比,研究了不同计算模型下钢梁的位移及破坏差异。结果表明：与有限元模拟结果相比,钢梁翼缘局部变形越大,单自由度模型计算结果偏小越严重,而改进单自由度模型计算结果较好,可以更好地适用于钢梁抗爆分析的位移简化计算。     

钢筋混凝土T梁桥在爆炸载荷下的损伤研究

通过制作钢筋混凝土T梁桥缩尺模型,将压电智能骨料内置于钢筋混凝土T梁桥面板中.在桥面施加多次爆炸荷载,采用压电主动传感技术获得每次爆炸试验后的压电能量值,经过小波信号分析得到与混凝土材料损伤程度所对应的损伤指数.试验结果表明,该方法可以很好地监控钢筋混凝土桥梁内部的损伤发展情况,而所得损伤指数的变化可以用来评估T梁桥的破坏状态.结合LS/DYNA数值模拟软件对T梁桥在爆炸载荷下的破坏模式做进一步研究.数值计算的结果进一步验证了损伤指数的有效性,并发现钢筋混凝土T梁桥在爆炸载荷下主要产生纵向裂纹,可以合理增加箍筋的配筋率以减少其纵向裂纹的产生,提高钢筋混凝土T梁桥的抗爆性能.     

FRP筋增强混凝土压弯构件最小配筋率的讨论

分析了FRP筋混凝土压弯构件发生受拉破坏时混凝土的等效应力图,依据钢筋混凝土结构最小配筋率的定义,给出了FRP筋混凝土压弯构件的最小配筋率.通过对拉、压破坏的界限状态的分析,给出了FRP筋混凝土压弯构件的界限配筋率,并对其影响参数进行了分析.建议设计中用界限配筋率作为CFRP筋混凝土压弯构件配筋率的限制.     

爆炸作用下建(构)筑物动力响应与防护措施研究进展

随着恐怖爆炸以及偶然性爆炸的不断增多,建(构)筑物的抗爆、防爆问题越来越受关注.首先分别对地面建筑(砖石建筑物、钢筋混凝土建筑物、钢结构建筑物等)和地下建筑(地下结构、地下管线等)在爆炸作用下的动力响应研究进行了总结分析;然后,对爆炸波在复杂环境下传播规律的研究现状进行了详细分析,并对建(构)筑物的抗爆防护措施进行了详细的总结概括,其中包括重要构件抗爆设计的加固措施、抗爆墙、防爆路障等;最后介绍了重要建(构)筑物在设计和规划过程中抗爆问题的研究现状,主要包括建筑物外形对抗爆设计的影响和抗爆规划与周围环境的协调设计等.通过对这些研究课题国内外相关文献的总结分析,指出了国内在建(构)筑物抗爆防爆相关领域需进一步深入研究的内容和方向.     

典型地铁车站柱在爆炸荷载作用下损伤评估方法研究

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.

     

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.     

端部加强钢管-双钢板剪力墙抗震性能研究

为增强双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能,在双钢板混凝土组合剪力墙端部钢管引入工字型钢,有效抑制构件端部屈曲。以钢管的截面形式、工字型钢尺寸、剪跨比为主要参数,利用ABAQUS有限元软件设计了18片双钢板混凝土组合剪力墙有限元模型,对其滞回性能、承载能力、耗能能力、变形及延性和刚度退化等抗震性能进行对比研究。研究结果表明：端部加强钢管-双钢板混凝土组合剪力墙的承载能力、延性、刚度退化、耗能能力相比普通钢管-双钢板混凝土组合剪力墙构件均有较大提升。随着剪跨比增大,端部加强构件的峰值荷载、屈服荷载、延性、初始刚度、等效粘滞系数的峰值均有较大提升,钢管暗柱的截面形式和工字型钢的尺寸对构件抗震性能影响不显著,构件AZ22-2.0的抗震性能较为优越。     

带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体抗震性能

提出了带竖向构造钢筋的再生混凝土砖砌体结构.为研究带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体的抗震性能,进行了8个不同高宽比、不同墙体厚度的带竖向构造钢筋的再生混凝土砖砌体与无竖向构造筋再生混凝土砖砌体抗震性能比较试验研究.试件分为4组:第1组墙厚为260 mm,高宽比为0.6,1个带竖向构造钢筋,1个无竖向构造钢筋;第2组墙厚为260 mm,高宽比为1.0,1个带竖向构造钢筋,1个无竖向构造钢筋;第3组墙厚为390mm,高宽比为0.6,1个带竖向构造钢筋,1个无竖向构造钢筋;第4组墙厚为390 mm,高宽比为1.0,1个带竖向构造钢筋,1个无竖向构造钢筋.各试件的轴压比为0.2,采用低周反复荷载加载.基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、延性与耗能、破坏特征,给出了带竖向构造筋再生混凝土砖砌体的承载力计算公式,计算结果与实测符合较好.研究表明:带竖向构造钢筋的再生混凝土砖砌体与无竖向构造筋的再生混凝土砖砌体相比,承载力、延性、耗能能力显著提高.     

桥梁墩柱抗震能力及影响因素对比研究

针对典型梁桥墩柱的抗震能力及其影响因素展开对比研究。根据材料非线性本构关系建立墩柱塑性铰区截面的弯矩-曲率关系, 分析轴压比、纵筋率、配箍率等对墩柱抗弯能力和延性的影响。基于AASHTO、CALTRANS、ATC-32、抗震细则等规范对墩柱的抗剪能力、塑性铰转动能力进行对比研究。结果表明:增大轴压比和纵筋率均可提高墩柱的抗弯能力, 但都会降低墩柱的延性; 提高配箍率可有效地增强墩柱的抗弯能力和延性, 但增幅随配箍率的提高而趋缓; 抗震细则中有关墩柱抗剪和转动能力的公式过于保守, 普遍远低于其他规范的计算值。       

基于数值模拟方法再生混凝土梁弯曲延性分析

为了研究再生混凝土梁的弯曲延性性能和界限配筋率,利用ABAQUS软件分析了混凝土强度、配筋率以及混凝土种类对再生混凝土梁弯曲延性的影响.结果表明:再生混凝土梁的弯曲延性随着混凝土强度的增加而增大;在适筋梁范围内,最小配筋率下的弯曲延性最好,同等条件下,再生混凝土梁的弯曲延性较普通混凝土梁提高约17. 7%;再生混凝土梁的最小配筋率与普通混凝土梁相似,最大配筋率比普通混凝土梁降低约17. 2%,本文建议再生混凝土梁的最小配筋率为0. 25%,最大配筋率为2. 32%.     

黏土砖再生粗骨料混凝土短肢抗震墙的试验研究

为了研究黏土砖再生粗骨料混凝土短肢抗震墙的受力和变形性能,设计了2个黏土砖再生粗骨料混凝土短肢墙试件和1个普通钢筋混凝土短肢墙对比试件,试件的尺寸、配筋和轴压比等参数均相同。采用低周反复的加载方式,测试了各试件的受力与变形性能,并对试件的承载力、刚度、延性、耗能能力和破坏形态进行了对比分析。研究结果表明:在相同的配筋和轴压比下,黏土砖再生粗骨料混凝土短肢抗震墙试件比普通混凝土短肢抗震墙试件的承载力有所降低,延性和耗能能力也有所降低,但降低幅度较小;黏土砖再生粗骨料混凝土短肢抗震墙的承载力和变形性能均能满足结构的抗震要求。     

CTRM加固震损短肢剪力墙连梁抗弯性能研究

制作了2个缩尺比例为1:3的“T”字型带连梁短肢剪力墙试验模型,先对两模型施加低周往复荷载,使连梁在端部发生不同程度的预损,即在节点处连梁产生不同程度的弯曲破坏,在不卸除墙体轴力的情况下,用碳纤维网增强的高性能复合砂浆（CTRM）对梁根部破坏部位进行抗弯加固,再施加低周往复荷载,探究加固后短肢剪力墙连梁的抗弯承载力、抗裂性、刚度、延性及耗能能力。试验研究结果表明：采用CTRM加固震损短肢剪力墙连梁是一种有效的加固方法,与原结构相比,加固层使震损的梁端或墙梁节点处抗震性能得到了恢复甚至提升,且震损程度越轻,提升越明显。最后对加固前后的试验模型进行了有限元分析,有限元分析结果与试验结果较符合,说明所建模型较为可靠。     

装配式轻型钢管框架-轻墙共同工作性能

提出一种适用于低层或多层农房建筑的装配式轻型钢管再生混凝土框架-轻墙结构,框架由轻型钢管再生混凝土梁、柱及连接节点螺栓连接而成,轻墙为单排配筋再生混凝土薄墙板,框架与轻墙之间通过构造钢板进行螺栓连接,形成共同工作的受力体系.框架承担主要竖向荷载,同时与轻墙共同工作提供水平抗侧力.为研究钢筋间距、墙体厚度对装配式轻型钢管再生混凝土框架-轻墙结构中框架与墙体共同工作性能的影响,进行了4个装配式轻型钢管再生混凝土框架-轻墙试件及1个空框架试件的低周反复荷载试验,分析了配筋间距、墙体厚度对试件损伤演化过程、滞回特性、承载力、延性、刚度以及耗能性能的影响.结果表明:轻型钢管再生混凝土框架-轻墙结构具有良好的共同工作性能,有明确的两道抗震防线;轻墙破坏形态为剪切破坏,随后框架压弯破坏,装配式连接构造安全可靠,结构具有良好的延性;缩小配筋间距、增加墙体厚度可提高轻型钢管再生混凝土框架-轻墙结构的延性和耗能能力.     

带斜筋单排配筋中高剪力墙抗震性能试验研究

为了解斜筋布置形式对单排配筋混凝土中高剪力墙抗震性能的影响,进行了4个带斜筋和1个不带斜筋的单排配筋混凝土中高剪力墙低周反复荷载试验,对比分析了各剪力墙的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化和耗能能力,研究了斜筋角度和配筋比例对中高剪力墙抗震性能的影响。结果表明：对于低配筋量的单排配筋混凝土中高剪力墙,墙体分布钢筋的配置形式变化对其破坏形态、极限承载力和延性影响不大;配置斜筋可在一定程度上减小墙体剪切滑移变形,斜筋呈扇形布置对于减小墙体剪切滑移变形效果相对较好;与不配置斜筋的单排配筋混凝土中高剪力墙相比,配置斜筋的单排配筋混凝土中高剪力墙后期刚度衰减速度相对较慢,抗震耗能能力较好。     

在低周反复循环荷载作用下钢筋混凝土框架梁端抗震性能的试验研究(3)

提供了整个24根钢筋混凝土框架梁端试件中的16根试件在低周反复荷载作用下的试验研究结果;论述了箍筋的受力性能以及横向配箍率和间距对梁端的破坏型态、位移延性、曲率延性、功比指数、吸收和耗散能量能力等的影响,并且指出了有效提高梁端抗震性能的最优配箍条件。     

钢筋混凝土双肢剪力墙非线性静力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,采用分离式方法建立有限元模型,对钢筋混凝土双肢剪力墙进行了非线性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性有限元分析的材料破坏准则和本构关系进行建模;通过数值计算,分析了轴压比、墙连梁跨高比、墙分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土双肢剪力墙的承载能力、延性、破坏形态等的影响。结果表明：轴压比、分布钢筋配筋率和连梁跨高比对钢筋混凝土双肢剪力墙的受力性能影响较为明显;边缘约束构件配筋率对墙体的影响较小。