爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁动力响应的数值分析

由于爆炸荷载具有峰值压强大、作用时间短的特点,钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力响应较为复杂。为了深入研究钢筋混凝土梁的抗爆性能,应用瞬态动力分析软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土梁的三维有限元模型。数值模型中钢筋混凝土采用分离式模型,并且考虑了钢筋和混凝土材料的应变率效应。对已有文献中的钢筋混凝土梁承受爆炸荷载的试验进行了数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行了对比分析,结果表明所采用的数值模型可以较好地模拟爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的动力响应。在此基础上,研究了钢筋混凝土梁在不同爆炸荷载作用下的破坏模式。分析结果表明,随着峰值压力的增加,钢筋混凝土梁的破坏模式由弯曲破坏转变为剪切破坏。     

脉冲荷载作用下钢筋砼梁破坏形态分析

在冲击,爆炸等脉冲荷载作用下,地下防护结构的破坏形态比核武器作用下的要复杂得多,可能由原来的延性弯坏变为脆性剪坏。以常规武器作用下土中浅埋钢筋混凝土框架结构为背景,将其顶板简化为梁或单向板,并基于Timoshenko梁理论,采用有限差分方法,分析了钢筋混凝土梁或单向板的早期动力响应,最后提出了一种爆炸中荷载作用下钢筋混凝土梁或单向板破坏形态的弹性预报方法。计算分析结果表明,预报方法与试验观察结果基本一致,具有一定的工程实用价值。     

冲击荷载下钢筋混凝土梁抗冲击性能研究进展

针对冲击荷载下钢筋混凝土梁抗冲击性能研究广泛并取得许多有价值成果的研究现状,对国内外众多学者基于试验、数值与理论等方法开展的大量工作与研究成果进行综述,包括冲击荷载的研究、材料的应变率效应、钢筋混凝土梁的动态响应与破坏机制、设计评估方法;根据钢筋混凝土梁破坏规律与特点,对破坏模式进行归纳总结,并提出基于承载力的破坏模式判别准则;指出未来钢筋混凝土梁抗冲击研究重点应包括冲击荷载的计算、钢筋混凝土梁破坏判别与简化响应计算。     

爆炸荷载作用下钢纤维混凝土梁的动力响应分析

在混凝土、钢纤维混凝土已有动力实验资料的基础上，以材料动力强度提高系数与应变速率的关系为主要依据，建立了材料的一维粘弹塑性动力本构模型并用chen-chen模型将其推广为二维动力本构模型。运用改进了的chen-chen模型对钢纤维混凝土简支梁进行了非线性动力响应分析，所得结果与实验结果吻合良好。     

爆炸荷载下CFRP加固圆柱的动力响应和破坏机理

针对钢筋混凝土圆柱,采用ANSYS/LS-DYNA软件对其进行爆炸模拟分析,比较了不同炸药当量下未加固圆柱的力学性能、破坏机理和动力响应.然后针对2种典型的破坏模式采用3种CFRP加固方式进行爆炸模拟分析,对比分析了不同加固方式下圆柱的抗爆性能.计算结果表明,在局部合理设计碳纤维布包裹方式可与全柱高包裹达到基本相同的加固效果,显著减小圆柱在爆炸荷载作用下的侧向位移,有效提高圆柱的整体承载能力和抵抗局部破坏的能力,为实际工程的抗爆设计提供了理论依据.     

柔性动边界梁在横向撞击下的动力响应

研究特定约束条件下梁受横向撞击的动力响应,这些约束表现为弹性支承刚度和阻尼特征,也就是具有柔性动边界.建立了具有动边界梁的力学模型,综合考虑弹性和阻尼支承、集中质量块以及支承不对称等情况.根据撞击局部区域的接触力—嵌入深度关系式,利用拉格朗日方法建立了横向撞击下柔性动边界梁的动力方程,并通过与简支梁在相同撞击条件下撞击力、横向位移的对比分析,说明了柔性支承对结构动力响应的影响.结果表明,低速撞击条件下,柔性支承对撞击力的影响较小,但对结构位移响应的影响较显著,并且弹性支承会使梁受撞击后的变形过程与简支梁相比增加一个变形阶段. 受横向撞击的动力响应,这些约束表现为弹性支承刚度和阻尼特征,也就是具有柔性动边界.建立了具有动边界梁的力学模型,综合考虑弹性和阻尼支承、集中质量块以及支承不对称等情况.根据撞击局部区域的接触力一嵌入深度关系式,利用拉格朗日方法建立了横向撞击下柔性动边界梁的动力方程,并通过与简支梁在相同撞击条件下撞击力、横向位移的对比分析,说明了柔性支承对结构动力响应的影响.结果表明,低速撞击条件下,柔性支承对撞击力的影响较小,但对结构位移响应的影响较显著,并且弹性支承会使梁受撞击后的变形过程与简支梁相比 加一个     

理论模型计算爆炸荷载作用下简支梁动力响应

根据爆炸动力与振动力学理论采用Euler梁模型与改进的Timoshenko梁模型分别分析了简支梁的动力响应.爆炸荷载被简化为三角形荷载.爆压计算公式采用J.Henrych公式.结果表明简支梁的动力反应包含2个阶段,分别为受迫振动阶段(弹性和塑性)和自由振动阶段.建立挠度应力方程用来判断梁的屈服.通过计算分析可知,与Euler梁结果相比,有限元计算结果相对更接近于Timoshenko梁模型计算结果.这是由于修正Timoshenko梁理论中考虑了剪切惯性效应的缘故.考虑实际工程中梁支承端部的约束形式对梁受荷载作用的影响,将端部约束简化为含有弹簧与阻尼共同作用的模型,研究弹性支撑系数、弯矩抵抗系数及阻尼系数参数变化对控制位移的影响.     

移动荷载作用下柔性路面的动力响应

将车辆荷载的接地形状简化为矩形，将柔性路面视作多层粘弹性半空间体，并考虑路基材料对应变幅的依赖性，采用修正的平面应变模型，用传递矩阵配拉氏变换和傅立叶变换法，对移动的平稳荷载作用下柔性路面的动力响应进行了分析，得到了柔性路面任意深度处的应力和位移，并将理论计算结果用模型试验进行了验证。结果表明，移动荷载作用下柔性路面的动力响应分析方法结果正确，计算简单，便于应用。     

疲劳荷载作用下抗弯加固RC梁FRP应变分析

根据一系列常幅疲劳试验,分析了抗弯加固RC梁中FRP疲劳应变的变化规律和关键影响因素.FRP疲劳应变随着荷载水平的增加而增加,与加固构件挠度变形量成较好的线性关系.在疲劳加载初期由于混凝土裂缝的出现导致加固构件挠度的增加,FRP应变快速增加;随后在大部分的疲劳寿命期内FRP应变变化很小,略有下降,表现出良好的抗疲劳力学性能.     

分布参数柔性梁的建模与振动边界控制

研究了一类具有未知扰动和变张力柔性梁的二维振动控制问题。柔性梁式结构属于典型的无穷维分布参数系统,其动力学模型由一组偏微分方程(PDEs)和一组用常微分方程(ODEs)混合构成。为了避免控制溢出和实现二维振动控制,基于柔性梁原始无穷维分布参数模型,结合边界控制技术和Lyapunov直接法,设计了纵向和横向二维PD(Proportional Derivative)控制器用以抑制柔性梁的振动,设计的PD控制器简单可行且独立于系统参数,因此具有较好的实时性和鲁棒性。其后利用经典的Lyapunov直接法对柔性梁系统的稳定性和一致有界性进行了证明。最后对所设计控制方法的有效性进行了仿真验证。     

柔性纤维混凝土的动力响应

研究碳／芳纶混杂柔性纤维混凝土的动力特性．从柔性纤维的几何特点和受力性能出发,采用了悬臂梁纤维混凝土试件进行波动特性的研究．柔性纤维混凝土能够承受较大的变形,增大了材料能量耗散,改善了动力性能．纤维混杂以及波纹纤维的曲线角对其动力耗散有重要的作用。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的抗爆与加固技术研究进展

 爆炸可能导致建筑物的严重破坏甚至灾难性倒塌。爆炸载荷作用下钢筋混凝土结构的动态响应与加固技术是当前结构安全问题的研究热点之一。钢筋混凝土梁作为建筑结构的主要承重构件之一,在爆炸冲击荷载作用下发生破坏很可能引起整个结构的倒塌。综述了国内外在爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的动态响应、损伤机理、加固技术等的研究现状与发展趋势,提出了钢筋混凝土梁的抗爆与加固的研究难点和发展方向。     

钢板加固受不同初始载荷RC梁抗弯试验研究

将经历不同加载历史的钢筋混凝土梁按其初始受力的大小划分为三种受力状态,并对这三种受力状态不同的混凝土梁卸载后,采用粘钢板加固法进行加固,使其提高到相同的承载力水平。研究在每一种加载历史下,粘钢板加固法加固的钢筋混凝土梁的抗弯性能,以及不同的初始载荷对加固效果的影响。结粜表明:采用钢板加固可以显著提高梁的抗弯承载力,同时对增强梁的抗弯刚度也有良好作用,加固前梁所受的初始载荷越大,相应梁的承载力则提高得越小,初始载荷较小的加固梁,加固后能很好的阻止原裂缝的扩展,而对于初始载荷较大的加固梁,在二次加载初期,加固材料并不能很好的阻止原裂缝的扩展。     

大保护层钢筋混凝土受弯构件裂缝控制的试验研究

根据试验结果，建议了混凝土有效受拉面积的取值方法；分析了混凝土保护层厚度对钢筋混凝土梁抗裂度和裂缝宽度的影响规律，并提出了相应计算分析。用本文试验和其他单位的试验资料对建议公式作了验证。     

智能CFRP加固RC梁荷载效应模拟与测评

将布拉格光栅光纤（FBG）传感器固化于碳纤维复合材料（CFRP）试件中,构成智能CFRP,试验结果表明：FBG传感器与CFRP相容性良好;FBG传感器与传统电阻应变片具有理想线性关系,FBG的应变传感特性精确稳定．制备4根CFRP加固RC实验梁,并在受拉钢筋、压区混凝土及底部加固CFRP中预置了FBG传感器．根据FBG传感原理、钢筋混凝土理论和Ansys有限元软件编制RC梁荷载效应模拟程序．对实验梁进行弯曲加载实验．根据置入CFRP中FBG传感器的监测应变值,应用有限元模拟计算程序得到梁实时模拟荷载及诸项荷载效应模拟值．结果表明：受拉钢筋与压区混凝土实时模拟应变与传感器实测应变相符合,模拟挠度与实测挠度也相符合,模拟实时荷载与实际荷载基本一致．从而达到集加固与测评双重功能于一体的目的。     

高温下约束混凝土子框架的框架梁内力研究

以约束钢筋混凝土子框架作为分析对象,针对不同梁截面尺寸和配筋率、梁跨度、侧向/竖向/转动约束刚度比等情况,利用自编程序开展了高温下约束子框架的框架梁内力研究.研究结果表明：1）高温下框架梁的轴力比和梁端弯矩均呈现出先逐渐增大而后逐渐减小的趋势,前者峰值可达0.35～0.4;2）随着侧向约束刚度比增加,轴力比明显增大,而升温中后期梁端弯矩则逐渐减小;3）梁截面宽度越小,轴力比的增长速率越快且更早达到其峰值;随着梁截面宽度增加,梁端弯矩明显增大.     

地震作用下RC框架结构位移反应的近似计算

假定钢筋混凝土框架结构为理想剪切型和弯曲型结构的组合,采用一般形式的等效静力荷载分布模式推导了框架的弹性侧向位移分布模式,并讨论了弯剪强度比率、荷载分布模式对位移反应的影响;通过假定结构的第一振型矢量模式,应用位移反应谱提出了计算地震弹性位移反应的方法,并分析了楼层位移和层间位移角沿高度的变化规律;采用弹塑性位移增大系数增大弹性位移的方法估算了最大弹塑性层间位移,并用数值算例验证了简单估算方法的有效性.     

双向水平荷载作用下钢筋混凝土柱全过程分析

提出了一种用钢筋和混凝土单轴应力－应关系计算任意加载路径下钢筋混凝土柱荷载－位移关系的理论计算方法。其中考虑了钢筋的滑移变形和混凝土的塑性变形。通过对不同加载路径的９根试验进行试算，计算结果与试验结果吻合较好，表明本计算方法在实际应用中是可行的。