爆炸冲击波在双层地铁站内的传播规律研究

地铁站为地下封闭空间,发生爆炸往往会带来灾难性的后果,易成为恐怖爆炸袭击的重要目标。为研究地铁站爆炸冲击波传播规律,本文利用AUTODYN软件,对一典型两层两跨地铁站进行了数值模拟,给出了地铁站内部不同时刻的冲击波压力云图,得到了不同爆心距位置的压力时程曲线,研究了不同起爆层、侧墙、结构柱和楼梯对冲击波传播的影响,分析了冲击波超压峰值的衰减规律。计算结果表明,炸药在地铁站内爆炸,其冲击波传播明显异于自由空气中。在爆心距较小位置,有更多持续时间较短的峰值;在爆心距较大位置,压力时程曲线相对平缓。爆炸冲击波在站厅层和站台层的传播存在差异,且受到侧墙、结构柱、楼梯的影响。侧墙使近区冲击波超压明显增大,结构柱让柱间狭长区域的超压峰值出现上下小幅波动,楼梯的存在增强了迎爆面前方一段距离的超压,削弱了背爆面后方的超压。     

地下管廊甲烷突发爆炸下井盖的抛掷特性及防护措施

甲烷较易在城市地下管廊中聚集,当其突发爆炸后井盖将以极高的速度被抛掷到高空,可能会对周围人群及建筑造成严重的危害.研究了甲烷气体爆炸的燃烧过程及其冲击波传播特性,分析了井盖处的爆炸冲击荷载,并与美国消防协会标准NFPA68-2018中的泄爆公式计算结果进行了对比验证;分析了常规无加固井盖在甲烷爆炸荷载作用下的毁伤破坏特...     

爆炸冲击下水底隧道的动态响应及毁伤模式研究

考虑炸药起爆、冲击波传播、冲击波与结构的相互作用以及结构的动态响应等复杂过程,基于Lagrange-Euler耦合算法,建立了水底隧道水下爆炸的全耦合数值仿真模型。通过与爆炸试验结果进行对比,验证了数值模型的可靠性;研究了水下爆炸冲击荷载作用下的水底隧道的毁伤破坏过程、空间分布规律及破坏模式。结果表明:水底隧道的破坏模式不仅与隧道自身的动力特性有关,还取决于起爆距离及炸药当量等;隧道的破坏模式为局部冲切或剥落破坏、弯曲破坏伴随着局部剥落破坏以及整体弯曲破坏。     

上游坝坡对混凝土重力坝水下接触爆炸毁伤的影响

混凝土重力坝上游面可细分为铅直面、斜面或折面，采用不同的上游坝坡设计其抗爆性能存在较大的差异。通过建立考虑初始应力场和高应变率效应的混凝土重力坝水下接触爆炸全耦合模型，研究了水下接触爆炸荷载作用下混凝土重力坝的毁伤发展过程和破坏模式，对比分析了不同上游坝坡比下混凝土重力坝的水下爆炸毁伤形态及动力响应特性，探讨了不同上游坝面坡度对混凝土重力坝抗爆性能的影响。结果表明：混凝土重力坝上游坡度对大坝抗爆性能具有重要的影响，混凝土重力坝上游面采用斜面设计时可以有效减少坝踵部位的破坏，减小坝踵处的开裂破坏长度，小幅减小上游坝面的破坏深度和冲切破坏角度，提高大坝的整体抗爆性能。研究成果可为混凝土重力坝抗爆防护设计提供参考。     

水下爆炸冲击荷载下混凝土重力坝的破坏效应

在相同炸药量下水下爆炸对混凝土重力坝的破坏效应强于空中爆炸,因此需重点关注水下爆炸冲击下的混凝土重力坝的毁伤机理。考虑爆炸作用下混凝土的高应变率效应、冲击波与结构的动态相互作用以及结构的非线性动态响应等复杂问题,基于Lagrangian-Eulerian全耦合方法建立水下爆炸混凝土重力坝耦合模型,对近坝水下爆炸冲击波传播特性进行分析,得到了水下爆炸冲击下混凝土重力坝的毁伤破坏过程及毁伤机理。研究表明,水下爆炸冲击荷载作用下混凝土重力坝的毁伤模式主要有爆炸成坑破坏、气穴冲切破坏、震塌拉伸破坏、冲击波冲切破坏、弯曲破坏和整体拉伸破坏。     

混凝土重力拱坝极限抗震能力评价方法初探

从基于性能的抗震设防标准及理论出发,坝体某个关键性能破坏便可能影响大坝的正常运行,单一的评价准则已经不能满足对大坝极限抗震能力评估的要求。针对混凝土重力拱坝的结构特点,基于混凝土弥散裂缝模型,利用地震动超载时域分析方法,从收敛性、地震位移响应突变、塑性区贯通、坝体开裂破坏等方面,对国内某重力拱坝极限抗震能力进行了探讨和研究。研究表明,该重力拱坝的极限抗震能力为0.51g,顶拱中部是坝体相对薄弱的高地震响应区。     

超标洪水长时间作用下的堤防失稳分析

针对某农场堤防在2013年发生的溃堤事故,建立原设计参数条件下堤防稳定分析模型,采取刚体极限平衡法探讨了超标洪水长时间作用下堤防失稳原因。同时分析了灾后重建堤防在不同水位工况条件下的稳定性。研究结果表明,该堤防在2013年发生溃堤的主要原因是在超标洪水长时间作用下堤身浸润线提升,从而导致堤身材料物理力学性质弱化,使得堤防发生溃堤;重建后堤防在各种工况下整体稳定性均较好。     

混凝土重力坝坝顶侵彻爆炸毁伤特征

混凝土重力坝坝顶侵彻爆炸条件下,爆炸应力波在自由面和库水界面产生的反射,影响爆炸能量的传输和混凝土的毁伤破坏效果。考虑冲击波与自由面及结构面的动态耦合相互作用,基于Lagrangian-Eulerian耦合算法,建立重力坝坝顶侵彻爆炸全耦合模型,研究了坝顶区域侵彻爆炸的冲击波传播特性,探讨了不同侵彻爆炸打击位置下坝顶的毁伤形态,并分析上游库水位对临水面毁伤范围和振动特性的影响,给出了不同工况下坝顶混凝土的毁伤体积和炸药单耗。研究表明：侵彻爆炸打击坝顶部位,坝顶毁伤形态呈现多面爆破漏斗状,坝顶的多自由面边界条件对于混凝土的毁伤破坏具有明显的加强效果;随着上游库水位的上升,上游临水面混凝土的毁伤范围减小。     

起爆方式对台阶爆破根底影响的数值模拟分析

在台阶爆破中,根底率是评价爆破效果的一项重要指标。根据爆前、爆后岩体声波降低率,计算爆后保留岩体的损伤大小,确定临界破碎状态对应的损伤阈值。基于LS-DYNA的二次开发爆破损伤模拟技术,采用拉压损伤模型,对台阶爆破不同起爆点位置的爆破损伤效应进行数值模拟,并重点比较正向起爆和反向起爆条件下,相邻炮孔之间爆破根底的分布情况。模拟结果表明:起爆点位置能够影响能量和应力的分布状态,导致不同的爆破效果,正向起爆对孔底岩体有较好的破碎效果,能够有效地消除爆破根底,提高爆后台阶面的平整度。     

空中和水下爆炸冲击波数值模拟的网格尺寸效应对比分析

爆炸冲击波在不同物理属性介质中的传播特性存在较大差别,使得其对数值模拟网格尺寸的依赖性也不尽相同。采用Euler算法建立了不同当量、不同网格尺寸下自由场空中和水下爆炸的全耦合数值模型,通过数值解与经验公式计算值对比,对空中和水下不同比例爆炸距离处爆炸冲击波数值模拟的网格尺寸效应及计算精度进行了对比研究。结果表明对于空中爆炸,比例爆炸距离较大处冲击波峰值超压的数值计算误差较小,而水下爆炸基本上与此相反;空中爆炸冲击波峰值的数值计算误差曲线以比例爆炸距离0.7 m/kg1/3为界,具有明显的"前陡后缓"特征,而水下爆炸的误差曲线整体上较为平缓。此外,文中提出可采用"炸药半径与网格尺寸之比"确定网格尺寸,通过具体算例证明了该方法对不同当量的空中爆炸和水下爆炸问题均具有较强的适用性。