近爆冲击波和破片复合作用下混凝土空心砌块墙防护技术研究

为探究在不同冲击波和破片复合荷载作用下混凝土空心砌块填充墙的损伤特征和防护技术,通过ANSYS/LS-DYNA软件建立了混凝土空心砌块填充墙各部件、破片和炸药的模型,得到了比例距离、破片尺寸、起爆点对墙体的位移响应的影响以及在聚脲弹性体与钢丝网共同加固条件下墙体所能承受的极限炸药质量和较为经济的防护厚度.结果表明:通过与试验对比验证,本文的研究方法是可靠的;在近爆冲击波和破片复合作用的条件下,比例距离不能作为判定墙体受损严重程度的依据;同等质量下,减小破片尺寸使墙体破坏加重;改变起爆点对墙体破坏程度的影响微弱;在增加防护后,墙体抗爆性能明显加强,采用5 mm聚脲弹性体和钢丝网加固的墙体在炸药距离1.2 m时的能够抵抗的等效TNT炸药质量在8.296kg和11.376 kg之间;当炸药距离为1.2 m,等效TNT炸药质量为2.456 8 kg时,较为经济的防护手段是聚脲弹性体厚度和钢丝网钢丝直径均为3 mm.本文成果可为混凝土空心砌块填充墙抗爆性能及其防爆技术的研究提供重要参考.     

近爆冲击波和破片复合作用下预应力钢筋混凝土空心板梁的损伤效应分析

通过数值分析研究预应力钢筋混凝土空心板梁在近爆冲击波和预制破片复合作用下的损伤情况。通过非线性有限元软件ANSYS/LS_DYNA模拟预应力混凝土板的爆炸试验和炸药驱动预制破片的试验,验证本文所采用的材料本构模型及技术路线的合理性与可靠性,研究爆炸波、破片荷载及二者复合作用下预应力空心板梁的动态响应的差异,同时运用参数化分析方法,研究张拉控制应力、预应力损失水平、混凝土强度、普通钢筋纵筋配筋率及箍筋间距对空心板梁动力响应的影响。研究结果表明:随着张拉控制应力增大,构件的抗爆性能显著增强;在相同张拉控制应力作用下,即使构件有不同水平的应力损失,其抗爆性能也基本相同;提高混凝土强度对构件的抗爆性能的提升作用并不明显;普通钢筋纵筋配筋率的提升在一定范围内可以小幅度提高构件的抗爆性能;随着箍筋间距增加,构件的抗爆性能明显减弱。     

汽车撞击与爆炸复合作用下H型钢柱损伤效应分析

为研究H型钢柱在汽车撞击与爆炸复合作用下的抗冲撞与抗爆性能,本文基于非线性分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA,通过建立汽车先撞击钢柱后爆炸的全过程模型来模拟汽车撞击与爆炸的复合作用对H型钢柱的损伤破坏.本文对比分析了汽车撞击单独作用、爆炸荷载单独作用与二者复合作用3种工况下H型钢柱动态响应的差异性.同时,采用参数化分析方法,探究H型钢柱在汽车撞击与爆炸复合作用下,轴压比、长细比、钢材强度和截面类型等因素对于钢柱损伤效应的影响.结果表明:汽车撞击偏转致使前翼缘两侧位移差异显著,质心偏移一侧明显高于另一侧;爆炸冲击造成前翼缘两侧位移较为对称,整体位移相对较大.冲击波因汽车的阻挡作用发生反射与绕流现象,致使钢柱因爆炸产生的动力响应减弱.为保证H型钢柱的抗冲撞与抗爆性能,应限制其轴向压力值,若钢材强度选用Q390,则轴压比宜控制在0.4以内.若原选用钢材强度较小,适当提高强度可提升钢柱抗冲撞与抗爆性能,但不能盲目提高.改变长细比对钢柱的抗冲撞与抗爆性能影响较小.在保持柱高与总用钢量一致的前提下,圆形空心型截面钢柱的抗冲撞与抗爆性能最优,H型截面钢柱次之,方形空心型截面钢柱最差且与前两者差距较大.本文研究成果可为后续钢柱抗冲撞与抗爆防护措施的研究提供理论基础.     

冲击波和预制破片复合作用下H型

为探究H型钢柱在近距爆炸冲击波和预制破片复合作用下的抗爆性能,基于非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,通过在圆柱形TNT炸药柱身外贴预制破片来模拟爆炸产生的冲击波和破片对钢柱的损伤破坏。分析了冲击波载荷、破片群载荷及复合载荷作用下H型钢柱动态响应的差异。同时,通过参数化分析方法,探究了在冲击波和预制破片复合作用下轴压比、钢材强度、长细比和截面类型等因素对H型钢柱损伤效应的影响规律。结果表明：近爆作用下冲击波和预制破片的复合载荷作用具有叠加增强效应,复合载荷作用大于单一载荷作用效果的线性叠加;在钢柱抗爆设计中,应控制其所承受的轴向压力,钢材强度等级为Q235时,轴压比不宜大于0.4。应合理选择钢材强度等级,而不要盲目选择高强钢材。通过改变柱高来改变长细比对钢柱破坏影响不大。圆管型截面钢柱的抗爆能力最好,H型截面次之,箱形截面最差。本文成果可为钢结构抗爆理论和防护技术提供参考。     

冲击波和预制破片复合作用下H型钢柱损伤效应分析

为探究H型钢柱在近距爆炸冲击波和预制破片复合作用下的抗爆性能,基于非线性有限元软件ANSYS/LSDYNA,通过在圆柱形TNT炸药柱身外贴预制破片来模拟爆炸产生的冲击波和破片对钢柱的损伤破坏.分析了冲击波载荷、破片群载荷及复合载荷作用下H型钢柱动态响应的差异.同时,通过参数化分析方法,探究了在冲击波和预制破片复合作用下轴压比、钢材强度、长细比和截面类型等因素对H型钢柱损伤效应的影响规律.结果表明,近爆作用下,冲击波和预制破片的复合载荷作用具有叠加增强效应,复合载荷作用大于单一载荷作用效果的线性叠加.在钢柱抗爆设计中,应控制其所承受的轴向压力,钢材强度等级为Q235时,轴压比不宜大于0.4.应合理选择钢材强度等级,不要盲目选择高强钢材.通过改变柱高来改变长细比对钢柱破坏影响不大.圆管型截面钢柱的抗爆能力最好,H型截面次之,箱形截面最差.     

破片与冲击波复合作用下 预应力混凝土T形梁损伤分析

基于ANSYS/LS-DYNA软件建立了预应力钢筋混凝土T形梁、炸药和破片的数值模型,并探究其承受冲击波-破片复合作用时的动态响应及损伤,对研究方法的有效性进行了试验对比验证.分析了冲击波、破片群单独作用及二者复合作用下T形梁损伤和位移响应的异同.运用参数化分析方法,研究张拉控制应力、纵筋配筋率、非加密区箍筋配箍率、混凝土抗压强度、炸药比例距离及爆心位置等因素对T形梁损伤效应的影响,结果表明:随着张拉控制应力、纵筋配筋率及非加密区箍筋配箍率的增加,T形梁的抗爆性能呈现非线性增强;混凝土抗压强度对T形梁抗爆性能增强效果不明显;比例距离相同时,炸药质量比爆心到梁表面距离对梁的毁伤效果影响更为突出,炸药质量越大,T形梁毁伤越严重;当爆心偏离T形梁面正上方时,梁跨中底面横桥向上各点位移峰值从靠近爆心一侧向远离爆心一侧,近似呈均匀增加;爆心偏离中心点距离越小,梁跨中底面位移动态响应越大.     

内填不同材料填充砌块生态复合墙体抗震性能对比

通过对5榀1/2比例生态复合墙体模型(内填材料分别为:加气混凝土砌块、植物纤维生土基砌块、植物纤维水泥基砌块、再生EPS轻骨料混凝土砌块和棉花秸秆砌块)在水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验,研究生态复合墙体在低周反复荷载作用下的受力特点和破坏机制;对比不同内填材料填充砌块复合墙体的承载力、滞回特性、延性、强度退化、刚度退化和耗能等抗震性能.试验结果表明:砌块、肋格与外框能够在试验的弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段依次发挥作用;内填植物纤维水泥基砌块的生态复合墙体发生“强板弱柱”弯曲型破坏,其余四榀墙体发生“强柱弱板”剪切型破坏;内填砌块的抗压强度、抗裂能力、弹性模量、与肋格的黏结能力是影响生态复合墙体特征荷载和特征位移的主要因素;5榀生态复合墙体的抗倒塌能力都较强.     

CFRP加固砌体填充墙抗燃气爆炸泄爆荷载的优化设计及动力响应

CFRP条带已广泛应用于结构构件的外贴抗爆加固.为了进一步提高砌体填充墙在泄爆荷载作用下的抗爆性能,同时控制加固材料成本,基于Hyperworks中的Opti Struct平台对典型砌体填充墙的CFRP外贴抗爆加固方案进行了拓扑优化,提出了一套优化加固方案.基于优化方案,建立了CFRP外贴加固砌体填充墙的精细化数值分析模型,模型的可靠性得到了试验结果的验证.基于数值模型,进一步讨论了燃气爆炸泄爆荷载作用下不同加固方式对单向和双向填充墙体动力响应和破坏模式的影响.结果表明,相较于传统方案,CFRP优化加固方案能显著提高砌体填充墙的抗爆能力;优化加固的单向墙呈窄X型破坏形式,优化加固的双向墙发生了边界剪切破坏.     

钢丝网复合砂浆加固混凝土梁抗弯刚度计算

对用钢丝网复合砂浆加固的钢筋混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究,研究了这种新的加固技术对钢筋混凝土梁的抗弯承载力的影响和作用。试验结果表明,钢丝网复合砂浆薄层可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,提高抗裂性能,增强构件的抗弯刚度。在试验的基础上,分析了钢丝网砂浆加固混凝土粱抗弯刚度的简化计算公式,经试验资料验证,该公式与试验吻合较好。     

再生混凝土小型空心砌块砌体抗剪性能试验

制作了再生骨料掺入量为75%的再生混凝土小型空心砌块,进行了再生混凝土小型空心砌块块材抗压及抗折试验.研究结果表明再生混凝土小型空心砌块强度等级可以达到MU7.5.进行了再生混凝土小型空心砌块砌体抗剪性能试验,考察再生混凝土小型空心砌块砌体在不同砂浆强度下的抗剪承载力,分析了再生砌块砌体受剪破坏特征.研究结果表明:再生混凝土小型空心砌块砌体的抗剪性能和普通混凝土砌块砌体的抗剪性能基本相似,在剪力作用下发生了上层的通缝剪切破坏,砌块强度对砌体通缝抗剪强度影响不大,砌体抗剪强度随砂浆强度的增加而增大,由于破碎的再生骨料吸水性较大,再生混凝土空心砌块砌体的抗剪强度低于普通混凝土砌块砌体的抗剪承载力.在此基础上,通过对试验数据的回归分析,提出了再生混凝土小型空心砌块砌体的抗剪强度计算公式.     

钢绞线网-聚合物砂浆加固小偏压RC柱中聚合物砂浆的作用分析

高强钢绞线网-聚合物砂浆加固法作为目前一项崭新的结构加固技术,正越来越多地使用在混凝土结构加固工程中。在考虑和忽略聚合物砂浆的强度2种情况下,分别进行了在该技术加固下的小偏心RC柱正截面极限承载力计算。结果显示聚合物砂浆的强度在该加固中不可忽略,并归纳出影响聚合物砂浆强度对正截面承载力提高的因素,其中主要影响因素有偏心距,聚合物砂浆的厚度、强度,钢绞线网间距、钢绞线面积以及加固柱混凝土强度等级。     

钢筋钢丝网砂浆加固钢筋混凝土方柱耗能特性数值分析

为了提升钢筋混凝土柱抗震加固效率,采取钢筋钢丝网砂浆加固方法,同时研究加固后的耗能特性。本文结合3根钢筋混凝土方柱拟静力反复加载试验,依据Mander模型建立了钢筋钢丝网约束混凝土的应力-应变关系,并与试验相互对比验证。在此基础上进行了不同因素条件下72个钢筋混凝土试件的数值分析研究,主要因素包括剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、混凝土强度等级和轴压比。结果表明：建立的钢筋钢丝网砂浆加固RC方柱数值模型耗能计算结果与试验值吻合良好;结合灰色关联度参数分析,影响试件耗能的因素依次为剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、混凝土强度等级和轴压比。     

HPFL加固预制空心板的数值模拟与试验研究

对HPFL加固预制混凝土空心板抗弯性能和抗剪性能进行了试验研究,以此为基础利用ANSYS有限元计算软件对HPFL加固预制空心板进行了数值模拟.与试验结果进行比较分析,研究加固构件的抗弯性能和抗剪性能.通过有限元建模进一步研究了HPFL加固层砂浆强度、HPFL加固层钢筋网尺寸、HPFL加固条带宽度和预制空心板板体拼装方向等因素对HPFL加固预制空心板抗剪性能的影响.结果表明,有限元计算结果与试验结果基本一致,用HPFL加固预制空心板是一种提高预制空心板抗弯性能和抗剪性能的有效加固方法.HPFL加固层砂浆强度和HPFL加固条带宽度对预制空心板抗剪性能影响最大,随着HPFL加固层砂浆强度提高和HPFL加固条带宽度增大,预制空心板抗剪极限承载力显著提高;HPFL加固层钢筋网尺寸对预制空心板抗剪性能影响不明显;HPFL能同时提高预制空心板平面内横、竖两个方向的抗剪极限承载力.     

钢筋钢丝网砂浆加固砖砌薄墙的抗弯性能

目前,60mm厚的砖砌薄墙已广泛应用于各类建筑。作为隔断墙,可以节省空间,然而施工中几乎不做拉结等处理,使得其安全性（如地震作用下的倒塌）令人担忧。为既提高砖隔墙的安全性,又不较大增加其截面尺寸,提出用钢筋钢丝网砂浆加固砖砌薄墙抗弯性能的思路。共制作了9片砖墙进行对比试验研究,分析了加固墙体的开裂荷载和极限承载力,观察墙体破坏特征。试验研究结果表明,钢筋钢丝网砂浆能有效地约束加固层砂浆及砖墙,显著提高砖墙抗弯承载力,砂浆和砖块不发生大块剥落,本文还提出了钢筋钢丝网砂浆加固砖砌薄墙的抗弯承载力计算公式。     

钢丝网钢筋砂浆加固混凝土圆柱的抗轴压试验研究

对钢丝网钢筋砂浆加固和钢筋网砂浆加固混凝土圆柱进行抗轴压对比试验研究,并探讨其工作机理.结果表明,与钢筋网砂浆加固柱相比,钢丝网钢筋砂浆加固方法可提高加固效率,特别是大幅度提高被加固构件的延性.     

钢筋混凝土空心板梁加固及其有限元分析

为了研究既有桥梁的加固问题,建立了ANSYS的有限元分析模型。通过对实际桥梁的分析,分别用SRAP(一种高强软钢丝和氧化铝聚糖树脂砂浆)技术及CFRP法(碳纤维增强复合材料)、粘贴钢板法两种方案加固了空心板梁。在三种技术都满足加固要求的情况下,通过有限元分析得出:SRAP技术在改善梁的刚度,提高钢筋混凝土的承载能力,以及改善梁受力状况方面,效果都是最佳的。对实际工程中应用SRAP技术提供了重要的参考和依据。     

预应力后张和先张法联合加固受弯板试验研究

采用预应力钢丝平铺布置加固混凝土受弯板时,若用高抗拉强度的复合砂浆覆盖钢丝成本太高.针对这种情况,提出用普通高强水泥砂浆代替前述砂浆,采用预应力钢丝后张法和先张法联合加固的新方法施加预压应力,使板受拉区混凝土及覆盖砂浆均产生预压应力.详细阐明了该方法的原理和实施工艺,通过钢筋混凝土受弯板的加固试验研究和数值计算分析,表明该方法的加固原理和施工工艺是可行的.其关键是需要在结合面喷涂环氧类界面剂,以保证结合面不产生剥离破坏.从而无需使用昂贵的高抗拉强度复合砂浆,降低加固成本,且经加固处理后截面受力性能更好.     

陶粒混凝土小型空心砌块砌体受压性能的试验研究

为了寻求替代烧结粘土砖的新型墙体材料,对陶粒混凝土小型空心砌块砌体进行抗压性能试验,主要研究不同砂浆强度等级对其抗压性能的影响,分析了砌块砌体的破坏特征和抗压强度。研究结果表明：陶粒混凝土小型空心砌块砌体的抗压性能和普通混凝土砌块砌体的抗压性能基本相似,极限破坏状态为砌体被贯通裂缝分隔成小立柱后破坏。通过对试验数据的整理分析得出,可以用《砌体结构设计规范》（GB50003—2011）建议的公式计算陶粒混凝土小型空心砌块砌体的抗压强度。     

水泥钢纤维砂浆钢筋网加固矩形RC 偏压柱试验研究

对水泥钢纤维砂浆钢筋网加固矩形混凝土柱的偏压性能进行了研究,通过6根柱高为1 200mm带牛腿的加固柱与另2根同配置未加固混凝土柱的对比试验,研究了加固方式不同的纵、横向网筋间距,在偏心距为70mm和150mm的情况下,对构件极限荷载、抗裂性能的影响.试验主要观测了试验柱裂缝开展状态、网筋应变、混凝土及砂浆层应变,结果表明水泥钢纤维砂浆钢筋网薄层加固是一种加固效果显著,加固后工作性能优良的加固方法.