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。     

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.     

高强混凝土板的抗爆性能试验研究

通过两组HHT600高强混凝土(RC)板和普通RC板的抗爆炸试验,研究裂缝的产生、开展过程,分析了这两种板的压力、位移、加速度、应变时程响应及破坏特征。结果表明:板配筋采用HHT600级高强钢筋,能有效减少裂缝的开展,提高钢筋混凝土板的抗爆性能。研究成果为高强钢筋在防护结构中的推广使用及设计提供参考。     

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。     

铝泡沫和石墨泡沫强化石蜡相变传热的数值模拟

针对有机相变材料石蜡导热系数低的问题,通过添加多孔介质的方法以强化石蜡相变传热,并运用CFD软件对石蜡相变传热系统进行二维数值模拟.模拟结果表明:铝泡沫和石墨泡沫都能有效提高相变材料传热速率,铝泡沫的强化传热效果明显高于石墨泡沫的传热效果.随着孔隙率减小,多孔介质/石蜡复合材料的有效导热系数增大,传热速率加快,凝固需要的时间缩短.并且,孔隙率越小,经过相同凝固时间,装置内对应点温度越低.     

抗爆型聚脲涂层性能及其防护钢筋混凝土板接触爆炸与断裂机制研究

本文借助动态热机械实验,研究Qtech T26抗爆型聚脲（T26聚脲）的动态热机械性能;采用10kg TNT接触爆炸试验,研究T26聚脲防护钢筋混凝土板在接触爆炸作用下的防护性能;基于Williams-Landel-Ferry方程拟合T26聚脲的损耗模量、储能模量和损耗因子主曲线,并采用扫描电子显微镜对涂层防护钢筋混凝土板迎爆面和背爆面涂层的典型区域进行微观断口形貌分析,探讨其断裂机制。结果表明：T26聚脲受荷载频率影响明显,在外界荷载作用频率大于等于1000Hz时,T26聚脲的损耗因子保持在0.24以上,吸能效率高;喷涂10mm T26聚脲涂层的钢筋混凝土板在10kg TNT接触爆炸破坏下,背爆面涂层完整,无任何破片飞出;T26聚脲在爆炸荷载作用下的断裂机制表现为高温力学性能失效机制、高温与冲击荷载耦合断裂机制、高速荷载脆性断裂机制和拉伸断裂机制;背爆面最大变形区域为纵向变形区域外侧的圆环区,背爆面中心区域在防护过程中承受爆炸荷载作用,出现少量脆性破坏。Qtech T26聚脲实现了大当量接触爆炸零破片的防护效果,这一效果对实际工程中结构爆炸防破片具有极高的应用价值。     

喷涂聚脲弹性体H型钢柱抗爆性能研究

为研究聚脲涂层对H型钢柱的抗爆效果,基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对喷涂聚脲弹性体H型钢柱进行抗爆数值分析。研究了H型钢柱在爆炸荷载作用下的动态响应,并分析了不同聚脲厚度对H型钢柱的防护作用及其机理。研究结果表明：当冲击波沿钢柱弱轴方向传播时,冲击波对钢柱的最大破坏作用出现在柱脚附近腹板中心,聚脲涂层能够有效提高H型钢柱的整体刚度和抗爆能力,大幅降低钢柱的整体和局部变形,并减小钢柱吸收的内能。     

钢筋混凝土异形板的极限分析

文章地一定形式的钢筋混凝土板在线荷载与面荷载共同作用时,进行了根限分析,对极限分析做了一定论述,将极限分析与有限元分析的结果进行了比较。文章的主要特点为线荷载对屈服模式的影响,条带的选取方法,线荷载作用下板的极限分析方法。     

内部爆炸荷载下网壳结构的抗爆防护措施

为进行内部爆炸荷载作用下网壳结构的抗爆防护措施研究,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了包含网壳杆件、檩托、檩条、铆钉、屋面板、墙体和地面在内的精细化K8型单层球面网壳模型,通过流固耦合算法使爆炸冲击波与结构相互作用,分析了局部杆件加固、屋面板的选取及墙体开洞等抗爆防护措施的效果,结果表明内部爆炸荷载作用下,通过对网壳外环杆件进行加固、选择轻质的薄屋面板、增大墙体开洞面积、增高墙体洞口位置及减小墙体洞口间距等措施,能够有效降低网壳结构的动力响应.     

钢筋混凝土叠合板的抗弯性能研究

使用吉林大学建设工程学院研制的新型复合材料永久模板研究钢筋混凝土叠合板的抗弯性能。研究结果表明：钢筋混凝土叠合板在叠合面得到有效处理后能确保预制部分和现浇部分的协同受力,叠合板的极限承载力相比普通混凝土板高出8.99%,同时受拉区混凝土抗开裂能力大大增强。叠合板破坏形式为大变形塑性破坏,抗弯性能优异。     

钢筋混凝土双向楼板的试验研究

在均布荷载作用下通过对四边简支实心钢筋混凝土双向平板所做的逐级加荷试验，得出其承载能力以及其两向中线的各点挠度，四边简支实心钢筋混凝土双向平板的破坏特点、受力性能及板底裂缝分布图形.实验结果给出了钢筋混凝土双向平板所承受的最大荷载值、最大挠度值、最大裂缝宽度值，为理论计算提供了科学依据.     

配栓钉的钢筋混凝土双向板受力性能试验研究

为研究配置不同参数栓钉钢筋混凝土双向板的受力性能,完成了7块配置栓钉的双向板柱节点冲切试验,主要研究栓钉间距、直径、高度、强度和布置形式等参数变化对受力性能的影响,采用静力加载方式模拟配置栓钉的板柱节点破坏全过程。对比分析试验结果发现,增大栓钉直径、栓径高度或提高栓钉强度均能改善试件抗冲切性能,其中,增大直径效果最为明显,抗变形能力提高幅度达到36%;加大栓钉间距和减小栓钉高度对改善试件抗冲切性能不利,承载能力和抗变形能力均有不同程度降低;对比3种不同栓钉布置形式发现,采用相同数量栓钉放射布置和增加每圈栓钉数量的正交布置,均有利于提高试件抗冲切能力,但前者更经济。对比分析相关规范计算结果和试验结果发现,规范对配栓钉板柱结构的计算结果具有足够的安全储备,但对于反映试验结果的实质不够充分,特别是栓钉对板的抗冲切性能的贡献有所低估。     

轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙受压性能试验

研发了一种用于装配式低层住宅的轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙,它由轻钢龙骨和抗火及保温性能均好的尾砂微晶发泡板组合而成,在组合墙轻钢龙骨间还可填充粉煤灰砌块,以提升组合墙的保温和受力性能。为研究该组合墙受压性能,进行了4个轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙受压试验,研究了轻钢龙骨壁厚、尾砂微晶发泡板强度、有无粉煤灰砌块,对组合墙破坏特征、承载力及变形能力的影响。进行了有限元数值模拟,分析了不同参数对组合墙承载力与破坏特征的影响规律,计算结果与试验符合较好。研究表明:加载前期组合墙为轴心受压状态,加载后期呈偏心受压状态;试件达到极限荷载时,轻钢龙骨局部出现屈曲破坏;轻钢龙骨厚度对组合墙承载力影响较大,增加轻钢龙骨厚度可明显提高组合墙的稳定性;增大尾砂微晶发泡板强度可提高组合墙抗压性能;组合墙轻钢龙骨间填充粉煤灰砌块后,粉煤灰砌块与轻钢龙骨及尾砂微晶发泡板具有良好的共同工作性能,可显著提高组合墙受压性能。建议工程中宜应用组合墙轻钢龙骨间填充粉煤灰砌块的截面构造形式.     

混杂纤维增强RPC加固混凝土梁抗弯性能

为了研究混杂纤维增强活性粉末混凝土(HFRPC)的加固效果,进行了高强钢筋HFRPC加固普通钢筋混凝土梁抗弯性能的试验和理论研究,并与未加固梁比较。共完成7根梁抗弯试验,其中1根是未加固梁,6根为HFRPC加固梁。变化参数为:HFRPC厚度、HFRPC与旧混凝土界面粘结方式和粘贴纤维布等。试验结果表明:采用高强钢筋HFRPC加固梁能有效提高抗弯承载力,HFRPC加固层与旧混凝土粘结牢靠,未发生脱粘破坏;HFRPC加固层裂缝数量众多、宽度明显减小;旧混凝土表面经凿坑处理比凿沟处理的加固梁承载力更大;HFRPC中配置高强钢筋,能发挥高强钢筋优势;HFRPC加固层厚度40 mm比30 mm梁抗弯承载力提高5%;采用纤维布箍约束新旧混凝土,可阻止弯曲裂缝扩展,峰值荷载后承载力下降较慢。最后,给出了加固梁开裂荷载、屈服荷载和极限承载力计算公式,计算值与试验结果吻合较好。     

复杂边界条件钢筋混凝土矩形板的极限分析

对于简单边界条件的钢筋混凝土矩形板的极限分析已有成熟的方法.对于复杂边界条件的钢筋混凝土矩形板的极限分析也有一些方法,但这些方法在使用中会受到很多限制.本文基于实验研究的结果,利用将直板带与斜板带相结合的方法,找到一种适用于各种情况的实用的方法对复杂边界条件钢筋混凝土矩形板进行极限分析.文中根据试验结果,推算出斜板带的计算跨度和长度系数,利用本文给出的方法及长度系数,对复杂边界条件钢筋混凝土矩形板进行极限分析,可以得到满意的结果.     

现浇钢筋混凝土角区格双向板肋梁楼盖试验研究

为了研究现浇钢筋混凝土双向板肋梁楼盖中梁与板的相互作用,对一柱支承的现浇钢筋混凝土角区格双向板肋梁楼盖进行了均布荷载作用下的逐级加荷试验,分析了其裂缝出现和开展过程、破坏形态以及受力性能.基于试验结果,提出了这种楼盖结构的破坏机构,并推导了相应的极限荷载计算公式.将试验所得的板内力分别与弹性理论、塑性理论计算结果进行比较,表明按弹性理论以及基于板破坏模式的塑性理论所得结果与试验结果差别较大.     

火灾影响下钢筋混凝土单向板的计算方法

对材料在高温下的力学性能曲线进行简化得到其简化模型,然后根据高温下的截面性质得到截面极限弯矩计算公式,运用板的塑性绞铰法求得板的极限弯矩,带入截面的计算公式中,即可求得截面的配筋。通过此法可以简单计算板在火灾下的配筋,以及通过已知配筋求板的耐火极限。     

火灾影响下钢筋混凝土单向板的计算方法

对材料在高温下的力学性能曲线进行简化得到其简化模型,然后根据高温下的截面性质得到截面极限弯矩计算公式,运用板的塑性绞铰法求得板的极限弯矩,带入截面的计算公式中,即可求得截面的配筋。通过此法可以简单计算板在火灾下的配筋,以及通过已知配筋求板的耐火极限。     

泡沫铝复合结构的声学性能研究

为了研究泡沫铝复合板面密度和厚度对隔声量的影响,测定了3组不同组合的泡沫铝复合板试件的隔声量,并与其他隔音材料的隔声量进行了对比.研究结果显示,泡沫铝复合板的隔声效果优于胶合板和诺美克斯蜂窝,且泡沫铝复合板的隔声效果随着泡沫铝复合板的面密度和厚度的增加而增强.