重要建筑结构抗恐怖爆炸设计爆炸荷载取值探讨

由于爆炸过程的不稳定和爆炸测试的不确定性，由已有的预测爆炸荷载的经验公式和图表所得到的爆炸荷载存在较大差异，不便于工程应用。在查阅了各国抗爆规范和大量文献，搜集了大量已有的经验公式和图表的基础上，分析和计算了不同比例距离下的反射超压和假想比例持续时间。运用统计学方法求得各比例距离下具有90%保证率的反射超压和假想比例持续时间，拟合得到了爆炸荷载反射超压及假想比例持续时间与比例距离的关系曲线，可用于确定建筑结构抗爆设计的爆炸荷载取值。拟合公式确定的爆炸荷载参数稍大于人防规范和UFC规范中的规定取值，偏于安全，较为合理。     

覆土库外部压力传播规律研究

覆土库兼具地面库和地下库的特点,可以通过覆土来降低爆炸时的爆炸超压和飞散物对周围人员和设施的影响。为研究覆土结构发生偶然爆炸时外部流场的传播衰减规律,采用0.5 kg TNT装药对钢筋混凝土直墙拱覆土库进行缩比试验,获得结构外部0°、90°、180°等3个方向上的冲击波超压数据,并采用LS-DYNA进行数值模拟。结果表明,覆土结构外场超压表现出明显的方向性,在相同比例距离处,泄放口所在的0°方向超压峰值最大,180°方向超压峰值最小,且压力峰值不足0°方向的10%;在双对数坐标系下,3个方向的超压峰值与比例距离均呈线性关系。     

钢箱梁节段缩尺模型爆炸冲击波参数试验研究

以钢箱梁节段缩尺模型为爆炸冲击波作用施加面,开展了9种不同比例距离下的爆炸冲击波作用试验工况,对比分析了其他学者的经验公式与本文实测数据中有关正超压峰值的差别,整体上本文实测数据偏大偏不利,并拟合对比了基于实测的多项式函数、指数函数及幂函数,误差和精度分析表明采用多项式函数较为合理;对正超压作用时长进行构成分析,表明在钢箱梁节段模型顶板上方发生武器爆炸等化学爆炸冲击波作用时长较短且均不超过1 ms,并拟合了四次多项式经验公式;另外研究表明正超压从0脉冲式跃迁至超压峰值时长所占比例很小、脉冲率很高,为正超压作用总时长的3%以下,为典型的超高动荷载施加模式。     

地铁车站内爆炸激波传播的数值分析

为研究地铁车站内发生化学爆炸时爆炸激波传播规律,针对典型地铁车站内结构尺寸,利用动力学软件ANASYS/Ls-Dyna14.0进行结构建模,模拟了固定装药量下TNT爆炸时车站内部爆炸激波传播过程,得到了典型地铁车站内爆炸激波超压衰减规律:冲击波初期传播态势紊乱,在传播距离20m以后,呈现平面波特点;爆炸激波在距离爆心5m以内衰减迅速,距离爆心20m以外激波超压峰值衰减缓慢。     

基于MCS-CB的三通管内铝粉爆炸风险分析

为研究粉尘爆炸及抑爆后的风险变化,构建了基于蒙特卡罗模拟的粉尘爆炸不确定性风险及其概率变量评估方法,对三通管内铝粉爆炸压力动态不确定性变化及粉尘爆炸超压不确定性风险进行分析。结果表明：中位粒径为35 μm、质量浓度为500 g/m3的铝粉在典型位置三通管处爆炸超压服从Gamma分布,其爆炸超压平均值为0.10 MPa;蒙特卡罗模拟结果显示,以超过50%概率区间为例,分岔口处铝粉爆炸超压致管道结构损坏的风险性为85.41%,加入7.5%磷酸二氢铵后,超压对于管道结构的致损风险减小至45%。     

油罐泄漏爆炸影响范围研究

以某矿区油罐区危险性较大的蒸气云爆炸事故作为研究对象,通过数学模型对事故影响范围进行解算,研究了油罐容量为70 t时爆炸产生的超压冲击波对人和建筑物的影响范围.借助PHAST软件模拟了相同条件下爆炸事故的危险区域范围,并与数学模型解算结果进行对比,得出当超压小于0.020MPa时人所在的安全距离为10.5 m,计算值和模拟值误差不超过2％;同时得出大气稳定度几乎不影响蒸气云爆炸超压的影7响范围,验证了模拟结果的有效性和正确性.     

基于瞬时结构动力作用下的火工试验塔结构防护设计

根据爆炸冲击作用下的冲量经验公式及冲击波入射超压计算公式,得到某火工试验塔工作时冲击波荷载时程曲线和弹性体系计算分析模型,并据此完成结构设计。     

正方形截面长隧道内壁爆炸超压分布规律

以爆炸力学为理论基础,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,定性地研究了正方形截面长隧道内爆炸引起的内壁上超压分布规律.按其工作原理,预先应用ANSYS/LS-DYNA软件建立宽、高均为2 m的正方形截面长隧道模型,在隧道不同结点处分别布置基准药量W0=0.205 kg的炸药,采集由其爆炸而引起的内壁各结点上超压峰值和超压到达时间的数据,并且借助于绘图软件origin制成包络图,研究了隧道内壁超压的分布规律.研究结果为工程结构抗爆设计提供了参考,因而具有很好的工程应用前景.     

近距离爆炸作用下工字形截面钢柱荷载分布与动态响应数值模拟研究

作为钢结构中主要承重构件的钢柱，其在近距离爆炸作用下的荷载分布和动态响应，尤其是入射角对钢柱爆炸荷载和动态响应的影响规律等方面研究较为匮乏。为此，采用LS-DYNA有限元分析软件，研究近距离爆炸作用下工字形截面钢柱在不同入射角下的爆炸荷载分布和动态响应。结果表明：当冲击波加载于钢柱截面强轴时，翼缘板爆炸荷载受稀疏波效应影响显著，与无限大反射面的相比，其反射冲量下降10%～50%;近距离爆炸工况下稀疏波传播速度远大于现行抗爆设计规范中所假设的环境声速，表明环境声速假设在近距离爆炸工况下并不适用；在弱轴加载工况下，稀疏波效应并不明显，由于冲击波在截面内发生多次反射，延长了其正相持时，因而腹板上的峰值冲量反而高于无限大反射面条件下的峰值冲量；当入射角小于同时通过迎爆侧翼缘板边缘点与工字形截面形心的入射角时，冲击波的主要作用区域为两翼缘板与腹板所围内凹区域，其爆炸荷载和腹板局部变形在入射角为30°时达到最大值，两个半翼缘板呈向外张开态势，且张开幅度随入射角的增大而减小；而当入射角大于同时通过迎爆侧翼缘板边缘点与工字形截面形心的入射角时，冲击波则主要作用于迎爆侧翼缘板，其爆炸荷载和整体挠度在入射...     

聚丙烯纤维对高强混凝土抗压强度的影响研究

研究了聚丙烯纤维掺量及长度对混凝土抗压强度的影响,结果表明,当聚丙烯纤维的长度为8mm时,所配制的混凝土强度最高。当聚丙烯纤维掺量小于0.5kg/m3时,高强混凝土抗压强度有所增加;而当聚丙烯纤维掺量高于0.5kg/m3时,高强混凝土抗压强度开始降低。     

钢板-砂土-钢板组合防爆墙对爆炸冲击波的防护效应分析

为避免或减轻爆炸冲击波对建筑物的破坏作用,对钢板-砂土-钢板组合防爆墙对爆炸冲击波的防护效应进行了三维数值模拟研究。为分析防爆墙对爆炸冲击波的防护作用,提出了超压防护效应系数概念,分析了药量、爆距、结构高度等参数对组合结构防护效应的影响;给出了各比例爆距、比例墙高条件下防护效应系数的计算公式,得到了组合防爆墙背波面空气冲击波超压的预测模型。研究表明,比例爆距减小、墙高增大时,防爆墙对冲击波的防护效应增强。     

Venting of turbulent gas explosions in a 50 m3 chamber

The experiments described were performed in 1979, but have not been reported in the open literature until now. Stoichiometric propane-in-air explosions in a cylindrical 50 m³ vessel (length 10 m, diameter 2.5 m) with a 4.7 m² uncovered vent were studied. The influence of the turbulence of the gas during combustion on the maximum explosion pressure was of prime concern. Turbulence was produced by means of a strong gas jet generated by starting the explosion in a smaller, 1 m³ tube filled to a varying extent with turbulence generating obstacles and attached to the closed end of the main 50 m³ vessel, opposite to the vent.The experiments disclosed that a wide range of maximum overpressures in the vented 50 m³ vessel, from 0.2 bar to 3.0 bar, could be produced, depending on the jet properties. Furthermore the blast wave overpressure transmitted into the surroundings was closely correlated to the maximum overpressure in the vented enclosure, even in the far field.A closer study of the explosion development inside the obstacle-filled 1 m³ jet generation tube revealed that the initial laminar flame could transform into full detonation over a length of flame travel of only a few metres.There is a strong need for reconsidering the treatment of the influence of turbulence in some vent design guidelines in current use.     

水幕抑制油气泄漏扩散及爆炸传播规律研究

采用数值模拟方法,以油罐泄漏的油气为研究对象,分析水幕抑制油气泄漏扩散及爆炸事故的演变规律。容积为5 000 m3油罐泄漏的油气以0.25 m/s的速率释放600 s时,距泄漏源4 m处体积分数达到1.6%,超过油气爆炸下限。水幕喷射80 s时水幕后方区域油气体积分数低于爆炸下限的1/2,喷射250 s时仅泄漏源周边油气达到爆炸下限;无水幕时,监测点爆炸超压峰值为10.2 kPa,温度峰值为2 360 K;添加1道水幕后,爆炸超压峰值下降到2.8 kPa,温度峰值下降到1 813 K;水幕数目分别为1、2、3、4时,爆炸超压峰值分别为2.80、1.42、1.30、1.10 kPa,温度峰值分别为1 813、1 210、993、382 K。水幕数量为4道时,抑制高温峰值效果明显。     

A laboratory method to simulate seismic waves induced by underground explosions

The seismic waves induced by underground explosions generate geological hazards affecting deep buried tunnels such as rockbursts and engineering-induced earthquakes. This issue is difficult to study through full-scale testing due to the expense and unpredictable danger. To solve this problem, the authors developed experimental apparatus and presented a laboratory method to simulate seismic waves induced by underground explosions. In this apparatus, a combined structure of a diffusive-shaped wate...     

高架桥上爆炸恐怖袭击数值模拟

应用非线性显式有限元软件LS-DYNA建立了爆炸超压荷载数值模型,分析了网格划分方法对超压荷载计算结果的影响,得出了汽车炸弹在高架桥上不同位置变化下,街道两侧建筑迎爆面上荷载的变化规律。     

隧道并行管道蒸气云爆炸后果与措施分析

以隧道并行管道为研究对象,模拟研究了输气管道泄漏扩散、蒸气云爆炸后果以及爆炸缓解措施的有效性.研究发现:随着泄漏时间增加,小孔泄漏的可燃气体体积不断增加,且较大孔泄漏的可燃气体体积先达到峰值,随后降低;基于泄漏气云进行爆炸模拟,爆炸超压随着与爆源轴向距离的增加而增大,且可燃气体量多,爆炸后果更严重,超压最大达143.8...     

甲乙类厂房泄压面积计算方法探讨

讨论现行GB 50016-2006《建筑设计防火规范》中甲乙类可燃气体厂房泄压面积计算公式的表达形式、适用条件和应用范围,并与现行NFPA 68和EN 14994标准中给出的计算公式进行比较。分析燃料特性参数、长径比、最大内部超压对甲乙类厂房泄压面积的影响。结果表明,长径比和最大内部超压对厂房的泄压面积有较大影响,当最大内部超压一定时,随厂房长径比的增加,泄压面积的变化范围不超过20m2。     

盾构开挖面极限支护力的简化计算公式

盾构开挖面极限支护力的确定是盾构法施工中一个需要解决的重要问题,基于楔形体模型对盾构开挖面极限支护力的简化计算研究,提出了极限支护力可以通过线性拟合得到。该方法将极限支护力简化为砂土内摩擦角φ的线性公式。通过对地面附加应力P₀=0,砂土的重度γ=18 kN/m³,开挖面直径D=6 m,埋深H=10 m时的lnσ_T与φ的关系曲线的线性拟合得到该条件下的盾构开挖面的极限支护力的简化计算的线性公式,又通过引入砂土的重度影响系数a、盾构的开挖面直径影响系数b和埋深的影响系数c,得出了在一定范围内适用的考虑砂土的重度、盾构的开挖面直径和埋深等影响因素的盾构开挖面的极限支护力的简化计算的线性公式,简化了盾构开挖面极限支护力的求解过程。