VBIED爆炸场景下连续箱梁桥损伤破坏数值模拟研究

钢筋混凝土连续箱梁桥广泛应用于我国桥梁工程,其面临的爆炸威胁不容小觑。为研究车载简易爆炸装置(VBIED)爆炸场景下箱梁桥的损伤与动力响应特性,基于LS-DYNA建立了箱梁桥有限元模型并开展了爆炸损伤模拟,分析了4种爆炸威力VBIED对箱梁桥的损伤破坏。结果表明：在小型车、小型货车及货车/皮卡爆炸场景下箱梁桥呈现出局部损伤与整体变形组合响应模式。卡车爆炸场景下箱梁桥发生倒塌,完全失去承载能力。在小型车、小型货车爆炸场景中桥梁的最大变形均未超过规范要求的限值,说明这些车型对桥梁的安全威胁较小。在实际桥梁反恐防护中,应重点关注卡车等高风险车辆对桥梁安全的威胁。     

水下爆炸荷载作用下结构动力响应及损伤破坏

为了研究水下爆炸荷载作用下重力式沉箱码头的动力响应及其损伤评估,基于Coupled Lagrangian Eulerian算法,通过AUTODYN建立了一维自由场冲击波、气泡脉动数值模型,验证了数值计算的合理性;将突堤式沉箱码头数值计算结果与试验数据进行对比分析,验证了数值分析模型的可靠性;建立了典型重力式沉箱码头在爆炸荷载作用下的三维数值模型,并分析了不同炸药当量、混凝土强度、配筋率等条件下,重力式沉箱码头的动力响应及损伤破坏。结果表明：随着装药量的增大,峰值位移逐渐增大,且增大的幅度与速度有所提高;结构配筋率主要影响重力式沉箱码头的抗剪性能,在水下爆炸荷载作用下,提高结构配筋率、混凝土强度能够优化整体结构的抗爆性能。研究成果可以为我国重力式沉箱码头结构在水下爆炸荷载作用下抗爆设计及防护措施提供参考。     

近爆荷载作用下PC柱动力响应及破坏模式数值模拟研究

随着装配式建筑在我国的推广应用越来越广泛,装配式构件在爆炸荷载下的性能值得深入研究.利用LS-DYNA显示动力分析软件对PC柱在近爆荷载下的动力响应及破坏模式进行数值模拟分析.计算了PC柱在8 kg TNT爆炸当量,爆炸距离(TNT炸药中心至结构表面)为0.6 m,比例距离为0.3 m/kg1/3动力响应,分析轴压比、混凝土强度等级、截面惯性矩以及箍筋、纵筋配筋率对PC柱抗爆性能的影响,并与普通RC柱进行了对比研究.研究发现,有无轴压比对PC柱的抗爆性能影响很大,存在轴压比的时,PC柱的侧向位移明显较小.提高混凝土等级,增大截面惯性矩以及增加纵筋配筋率均可提升PC柱抗爆性能,箍筋配筋率影响较小.在相同模拟工况下,RC柱与PC柱破坏形式有所不同,PC柱表现出了更好的抗爆性能.     

冲击波负压对防护门反弹效应的影响分析

本文对冲击波负压作用下防护门的反弹效应进行了研究,采用合理的荷载假定形式,推导了考虑负压影响的防护门反弹力的精确解析公式,评价了负压对防护门反弹效应的影响规律：即随着比例爆距的增大,负压峰值相对于正压峰值逐渐增大,反弹增大效应也较明显,但这样一个响应可能仅对比较小的超压值才出现,由于正压、负压峰值都较小,防护门刚度较大,故增大的反弹力不足以对防护门造成破坏,设计中可以不考虑负压的影响。     

大直径泥水盾构隧道浆液初凝后管片上浮规律研究

为了研究大直径泥水盾构隧道管片的上浮变化规律,对管片结构在施工过程中的受力进行分析,将管片的上浮分为浆液初凝前的急剧上浮和初凝后的缓慢上浮两个阶段,并引入地基沉降的弹性力学公式,在考虑地层应力、千斤顶反力、环间摩阻、螺栓抗剪力以及管片浆液自重因素下,建立了浆液初凝后管片上浮量计算模型。然后以上海地区正在修建的北横通道西线盾构隧道工程为背景,分析管片上浮量实时监测数据,找出管片上浮量的发展规律,确定浆液初凝后管片上浮量在整体上浮量中所占比例。并采用该比例根据实测上浮量求得浆液初凝后上浮量,与理论模型计算结果相比,二者较为接近,验证了浆液初凝后管片上浮量计算模型的合理性。     

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.     

综合管廊内燃气爆炸荷载特性实验研究和数值模拟

我国综合管廊内燃气安全问题亟待研究和解决.为了研究管廊内燃气爆炸荷载特性,在0.11 m×0.11 m×6 m的小尺寸管道内进行甲烷-空气混合气体封闭爆炸实验,研究了在不同点火能量(电极点火-2 J;化学点火-5 J)下,甲烷浓度为7.5％ ～13.5％的爆炸波的传播规律.结果表明:燃气爆炸超压峰值随浓度的增大先增加后...     

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.

     

钢箱梁缩尺模型爆炸冲击波作用下破坏实验研究

为了解决桥梁在服役期间遭受偶然爆炸、恐怖袭击及武器打击等爆炸荷载作用后桥梁灾后评估的问题,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,开展爆炸荷载作用下某实际单箱三室钢筋混凝土箱梁结构的损伤破坏与损伤评估研究,分析其在不同爆炸位置与炸药当量作用下的损伤破坏模式. 研究发现在100、200 kg炸药当量下,钢筋混凝土箱梁主要以局部破坏为主,单一的箱室破坏较大,箱梁整体破坏有限;在箱梁腹板上方及箱室内部爆炸会对箱梁造成严重破坏. 提出基于截面剩余惯性矩为评估准则的箱梁损伤评估方法,建议将爆炸荷载作用下箱梁结构的损伤破坏分为轻度毁坏、中度毁坏、重度毁坏和完全破坏4个等级,并对爆炸荷载作用下箱梁结构的损伤破坏进行评估.