建筑抗爆研究中超压的分布特征及确定方法

爆炸超压是描述爆炸荷载的重要指标,不同方法的超压计算结果具有较高的离散性。通过分析试验数据图表拟合确定入射超压与反射超压关系的反射系数计算式,搜集转化得到大量爆炸超压理论计算公式与爆炸试验数据,从而对爆炸超压在不同比例距离下的分布特征进行分析。研究结果表明:当比例距离小于0.5m/kg1/3时,爆炸超压概率密度服从指数分布;当比例距离大于0.5m/kg1/3时,爆炸超压概率密度服从正态分布。当比例距离小于0.5m/kg1/3时,爆炸超压变异系数达最大值1,比例距离在1.5～6.0m/kg1/3之间时,变异系数较小,在0.13～0.2m/kg1/3之间;反射超压变异系数较入射超压略大。依据不同比例距离下爆炸超压分布期望数据,拟合得到爆炸超压的计算公式与具有95%保证率条件下的爆炸超压分布范围计算公式。     

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。     

爆炸冲击波在空气中传播规律的经验公式对比及数值模拟

通过对爆炸冲击波在空气中传播的已有研究成果进行对比分析,发现不同学者对冲击波超压峰值和超压持续时间的预测结果存在不少差别,文中总结出能较好地描述冲击波超压峰值与比例距离关系的表达式。同时用LS-DYNA动力有限元软件模拟TNT炸药爆炸产生的冲击波在空气中的传播,模拟所得的超压峰值小于经验公式的结果。故有必要对爆炸冲击波进行进一步的研究。     

爆炸荷载作用下弹性梁的能量解析法分析

爆炸荷载作用下结构的分析分为两类:波动理论和振动理论.因为爆炸荷载持续时间非常短暂,并且应力波在结构构件中的传播非常迅速,所以爆炸荷载作用下结构构件的反应主要以整体振动为主.根据爆炸荷载持续时间与结构构件特征周期的比例关系,结构构件在爆炸荷载作用下的反应可以分为脉冲荷载区、准静态荷载区和动态荷载区.本文作者根据能量守恒基本原理,推导了弹性简支梁在爆炸荷载作用下的基本计算公式,重点研究了动态荷载区弹性简支梁的反应特征,并提出了荷载时间系数的概念.通过大量的有限元分析,得到了弹性简支梁荷载时间系数在不同荷载区的计算公式,为弹性简支梁的抗爆分析提供了理论依据.     

基于量纲分析的地下结构顶板外爆炸荷载分布

爆炸强动载是导致地下结构毁伤的直接因素,研究得出的结构爆炸荷载分布规律对地下结构抗爆防护具有重要意义。以地下双舱管廊为试验结构,开展了22炮次结构爆炸荷载机理试验。在实测荷载数据基础上,采用结合量纲分析的非线性拟合法研究地下结构顶板荷载及分布规律。与经验公式法相比,结合量纲分析的非线性拟合法对结构爆炸荷载预测精度更高;装药设置对结构爆炸荷载分布产生影响,爆距的减小增加了荷载不均匀性。     

爆炸冲击荷载作用下高压输电塔钢管构件抗爆性能试验研究

钢管材料易采购、易加工、易安装、构造体型较好,迎风体型系数较小,因而在高压输电塔结构中得以推广使用,研究爆炸冲击荷载作用下钢管构件的抗爆性能具有重要的理论意义和工程实用价值。通过各比例距离下静爆试验,研究爆炸冲击荷载作用下钢管构件迎爆面、背爆面各测试点的超压数值,进一步掌握爆炸冲击波的传播规律和对钢管构件的作用特点。临近场爆炸时,钢管构件中部呈现出撕裂、局部屈曲的破坏形态;近场爆炸时,钢管构件主要受爆炸冲击荷载第一个波阵面正压的影响;远场爆炸时,钢管构件除受第一个波阵面影响外,地面反射的冲击波也对构件产生影响。     

爆炸冲击荷载作用下高压输电塔等边角钢构件抗爆性能试验研究

等边角钢构件因其具有受力合理、承载力高、易于安装、运输方便等优势,在高压输电塔结构中作为主要构件得到了广泛应用,研究爆炸冲击荷载作用下等边角钢构件的抗爆性能具有重要的理论意义及工程实用价值。通过静爆试验研究等边角钢构件在爆炸冲击荷载下所受到的超压荷载分布、试件损坏情况和抗爆性能。通过试验得到了角钢构件迎爆面顶部、中部、底部的超压时程曲线以及构件中部的变形形式,进一步了解爆炸冲击波的传播方式及等边角钢构件在爆炸冲击荷载作用下的受力特点。随着构件宽厚比的增大,各测点的超压峰值均呈现出上升的趋势,构件中部的残余变形迅速增大;超压峰值呈现出在起爆点与构件等高处向构件两端递减的趋势;临近场爆炸时,构件呈现出局部屈曲的破坏形态。     

爆炸荷载下钢管混凝土结构动力响应的研究进展综述

近年来,国内外学者对不同炸药的爆炸荷载效应及爆炸荷载下钢管混凝土结构的动力响应进行了大量研究,包括TNT爆炸荷载效应理论经验公式、各类炸药TNT当量系数、钢管混凝土结构动力响应验证后参数化分析以及损伤失效准则评估等。因此,本文综述了近年来国内外炸药爆炸荷载效应与爆炸荷载下钢管混凝土结构的响应研究的最新进展,结合了作者在工程抗爆领域研究工作经验,给出该领域的现存问题和未来的发展趋势。     

爆炸荷载作用下全玻幕墙动力放大因子求解

目前GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》对爆炸荷载的动力放大系数没有明确的说明,要求我们根据动力分析结果确定。为了得到作用在全玻幕墙上的爆炸荷载动力放大系数,本文以天津港爆炸事故为背景,依据荷载规范,运用SAP2000有限元对爆炸荷载作用下全玻幕墙的动力响应进行时程分析,得到动力和静力荷载作用下玻璃肋的最大变形和应力,通过比较不同距离处玻璃肋的最大应力和变形得到爆炸荷载的动力放大系数为1.6,可为全玻幕墙的抗爆设计提供了理论依据。     

套筒灌浆连接PC柱的接触爆炸试验研究

为研究预制混凝土柱(PC柱)在爆炸荷载作用下的抗爆性能,制作了5根缩尺比例为1:2.5的PC柱,进行了不同参数下的室内接触爆炸试验.通过收集的PC柱损伤尺寸数据,分析了炸药当量、起爆点位置等参数对套筒灌浆PC柱抗爆性能的影响,并采用CONWEP软件对自由场超压进行了对比分析.结果表明:在接触爆炸作用下,PC柱仅发生局部...     

爆炸荷载作用下砌体墙碎片分布分析

正确预判结构在不同爆炸事件中可能产生的碎片分布特性,对提高结构的抗爆安全性和减轻爆炸灾害具有重要意义。基于连续损伤力学和裂缝微观发展理论,进行了砌体墙在爆炸荷载作用下产生的碎片尺寸分布分析,得到了概率密度函数;根据空气动力学原理,计算了碎片形成后的抛射轨迹和抛射距离,并进行概率统计分析,得到不同爆炸工况下碎片的概率密度函数。数值分析结果表明:碎片尺寸分布符合广义极限分布规律;碎片抛射距离的分布因比例距离不同而有所不同;比例距离较小时,抛射距离的分布符合广义极限分布;比例距离较大时,抛射距离分布符合指数分布;碎片尺寸的均值和方差均与比例距离呈线性关系;抛射距离的均值和方差与比例距离之间的关系可用波尔兹曼方程表示。     

Large deflection behavior effect in reinforced concrete columns exposed to extreme dynamic loads

Reinforced concretes (RC) have been widely used in constructions. In construction, one of the critical elements carrying a high percentage of the weight is columns which were not used to design to absorb large dynamic load like surface bursts. This study focuses on investigating blast load parameters to design of RC columns to withstand blast detonation. The numerical model is based on finite element analysis using LS-DYNA. Numerical results are validated against blast field tests available in the literature. Couples of simulations are performed with changing blast parameters to study effects of various scaled distances on the nonlinear behavior of RC columns. According to simulation results, the scaled distance has a substantial influence on the blast response of RC columns. With lower scaled distance, higher peak pressure and larger pressure impulse are applied on the RC column. Eventually, keeping the scaled distance unchanged, increasing the charge weight or shorter standoff distance cause more damage to the RC column. Intensive studies are carried out to investigate the effects of scaled distance and charge weight on the damage degree and residual axial load carrying capacity of RC columns with various column width, longitudinal reinforcement ratio and concrete strength. Results of this research will be used to assessment the effect of an explosion on the dynamic behavior of RC columns.     

抗爆门抗爆性能实验研究

抗爆门结构设计尚无现成设计标准、规范可循,设计结果可能会出现安全性不足或过于保守等情况。对抗爆门试件采用等效荷载法进行设计并对其抗爆性能进行了实验,通过测试作用于试件上的冲击波压力荷载和试件在冲击波压力荷载作用下的动态应变,研究了抗爆门试件在爆炸冲击波压力荷载作用下的抗爆性能和动力响应特性,供抗爆门设计参考。     

某大型高炉粗煤气系统有限元分析及工程设计

某大型高炉工程粗煤气系统拟采用上升管、三通管及下降管的结构形式,除尘器拟采用重力除尘器.粗煤气系统结构受力复杂,在以往的工程设计中上升管、三通管、下降管及除尘器壁厚主要根据工程经验确定.在总结吸取以前工程实践经验的基础上,运用有限元程序对上升管、三通管、下降管、重力除尘器度重力除尘器支架进行整体建模分析.考虑高炉生产过程中可能同时作用的荷栽,对结构进行弹性计算分析,了解结构的整体特性,得到结构在设计荷载作用下的应力、应变分布规律,管道接口局部应力集中情况.介绍设计和施工中应注意的问题,为工程设计和施工提供参考.     

Prediction of structural response to blast –induced vibration in Kopek Construction Quarry,Ikere – Ekiti,Ekiti State,Nigeria

The responses of adjoining structures to blast induced ground vibrations emanating from Kopek Construction Quarry, Ikere – Ekiti in Ekiti State were evaluated and predicted. Five off site receptors at predetermined distances from the blast source were chosen and the Peak Particle Velocity (PPV) at each receptor during blasting was estimated using the squared root scaled distance equation. The estimated PPVs were compared with the USBM – RI 8705 reference. The results showed that the blast induced vibrations from the quarry site were within the recommended limits and were insignificant to warrant concerns of causing structural damages to buildings in proximity to the quarry site with the given blast design parameters.     

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。     

石油化工抗爆建筑物结构设计应用

由于石油化工行业工艺复杂化、装置大型化、规模扩大化等因素,化工设备出现爆炸事故的风险越来越高,设备爆炸时对化工建筑产生较高的冲击波荷载,为确保结构以及人员安全,结构应具有相应的抗爆能力。参考美国土木工程师协会编写的《石油化工抗爆建筑设计》介绍抗爆设计目标、爆炸荷载确定、动力材料响应准则和强度、结构可靠度指标、动力分析方法等内容,以构件计算实例介绍抗爆设计步骤。     

圆角化方形截面高层建筑风荷载特性试验

对圆角率为25%的正方形高层建筑刚性模型进行了测压试验,并对其风荷载特性进行了研究;分析了三分力系数和基底力矩系数随风向角的变化规律,给出了阻力系数平均值、根方差值和升力系数根方差值拟合结果;分析了最不利风向角下的风荷载功率谱,并采用经验公式进行拟合;分析了体型系数并与规范中正方形体型系数进行了对比。结果表明:对正方形建筑角部进行圆角化处理能明显降低建筑风荷载,且消除了功率谱曲线谱峰尖而窄的单峰现象,从本质上改变风荷载特性,有利于主体结构的抗风设计;角部区域负压较大,对幕墙抗风设计不利。     

基于径向基函数神经网络模型的砂土液化概率判别方法

以国内外25次大地震中的344组场地液化实测资料为基础,通过径向基函数神经网络模型的训练和检验,分析了修正标准贯入击数N1与饱和砂土抗液化强度之间的非线性关系,建立了饱和砂土液化极限状态曲线或抗液化强度临界曲线经验公式。经统计分析,给出了液化和非液化的概率密度函数以及抗液化安全系数与液化概率之间的经验公式,最后导出了具有概率意义的饱和砂土抗液化强度经验公式。当液化概率水平为50%时,即等价于传统的确定性砂土液化判别,该方法预测液化和非液化的可靠性分别为90.4%和81.2%,具有较高的可靠性。本文提出的砂土液化概率判别方法,使工程场地的砂土液化概率判别如同确定性砂土液化判别一样简单、方便,从而使砂土液化概率判别方法用于工程实践和纳入有关规范成为可能。