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。     

圆柱壳在水下径向爆炸载荷下的弹塑性动力响应

基于圆柱壳与液流场相互作用的流固耦合运动条件和大挠度变形理论，研究无限长圆柱在水理爆炸冲击载荷作用下的弹塑性动力响应问题，采用对位移和作用进行Ｆｏｕｒｉｅｒ级数展开的方法来分析圆柱的弹塑性行为，有介Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法进行数值计算，得到水下圆柱壳在爆炸冲击载荷下弹塑性动力响应的规律。     

浅水爆炸冲击荷载下高拱坝抗爆性能分析

水下爆炸冲击荷载作用下大坝动力响应较之静态荷载和地震荷载作用下要复杂得多.通过构建高拱坝水下爆炸大型数值全耦合模型,考虑混凝土材料的高应变率效应,采用三维非线性有限元法对近水面水下爆炸冲击荷载作用下的大坝动态响应进行了全性能数值仿真,探讨了高拱坝在浅水爆炸冲击荷载作用下的动力响应、潜在破坏模式及失事机理,研究了爆心距及炸药量对大坝抗爆性能的影响.研究结果表明:拱坝由于其拱形受力特点,具有较高的承压能力;在常规小当量炸药爆炸冲击荷载作用下,坝体仅产生局部开裂破坏;当大当量高能炸药在库区浅水近场爆炸时,上游面坝顶中部发生严重压碎和剪切破坏并形成上下游贯穿的裂缝,且裂缝向坝体下部扩展至1/2坝高处,导致坝体产生严重破坏.     

脉冲荷载作用下柔性边界RC梁的动力计算方法

基于Euler,Bernoulli梁理论,推导了柔性边界RC梁在脉冲荷载作用下的动力响应计算方法,结合钢筋混凝土构件的动态极限抗力判别方法,分析了动荷载特征、支座刚度及支座阻尼对柔性边界RC梁破坏模式的影响规律．结果表明：在脉冲荷载作用下,柔性边界Rc梁的破坏模式不仅与动载特性有关,还取决于边界条件;柔性边界可使RC梁的破坏时间明显延迟,动荷载加载速率越高、爆炸冲量越大,超压峰值越大,梁就越容易发生剪切破坏．     

爆炸荷载下FRP加固双向板动力响应数值模拟

为了研究外贴FRP加固钢筋混凝土双向板的抗爆性能,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对其在爆炸荷载下的动力响应进行模拟,比较分析了不同CFRP粘贴层数、粘贴密度和不同FRP材料对其抗爆性能的影响.结果表明,相同爆炸荷载下,随着CFRP粘贴层数和粘贴密度的增加,加固板抗爆性能不断增强,但考虑经济性和延性,CFRP粘...     

准静态侧向撞击下钢筋混凝土圆柱桥墩破坏模式判别

当大质量车辆高速撞击桥墩时,产生的巨大撞击力可能导致桥墩损伤甚至破坏。本研究准静态侧向撞击下,钢筋混凝土圆柱桥墩的破坏模式。首先根据经典结构力学理论得到桥墩截面最大内力,结合钢筋混凝土圆形截面抗剪、抗弯承载力计算式,得到钢筋混凝土圆柱桥墩抗侧向撞击破坏的强度条件,最后得到剪切、弯曲、剪切弯曲三种破坏模式的判别标准。采用ABAQUS有限元软件对三种工况进行模拟研究,结果表明破坏模式判别标准具有很好的有效性。     

内爆炸作用下地铁车站结构的动力响应与破坏分析

地铁车站环境封闭,一旦其内部发生意外或恐怖爆炸事件,结构会在爆炸波的冲击作用下产生强烈的动力响应和局部破坏.采用数值方法对地铁车站在背包炸弹等中小型爆炸装置产生的内部爆炸作用下的结构动态响应进行了分析,得到了梁、板、柱等主要受力构件的位移和应变等动力响应,同时分析了炸药量、构件配筋率以及土-结构相互作用等因素对结构主要受力构件响应的影响.研究表明:在内部爆炸作用下,地铁车站的站台板是结构中破坏最为严重的构件,临近柱和中板会产生开裂等轻微破坏;结构的动力响应随炸药量的增大而增大,随构件配筋率的增大而减小;土-结构相互作用对于距离爆源最近的梁、板、柱构件响应影响较小.     

地下隧道在内爆炸荷载作用下的动力响应分析

为解决内爆炸荷载作用下地下隧道的动力响应,在经典弹性理论的基础上,建立了圆柱壳在内部冲击爆炸荷载作用下的动力平衡方程,对爆炸荷载经过傅里叶展开以及对动力平衡方程的拉普拉斯变换,得到了内部冲击荷载作用下各向异性圆柱壳体动力反应问题的解析解。通过简化分析,得到了一种精度较高的简化计算方法。计算结果表明,对于圆柱壳内爆炸,挠度幅值在集中装药爆炸点的周围达到峰值;随着距该点距离的增加,挠度幅值减小,圆柱壳周围的土介质使振动产生较大幅度的衰减。计算结果可直接应用于圆柱形壳体和地铁隧道内部爆炸动力分析及地铁隧道内爆炸条件下冲击波的传播规律研究与计算。     

爆炸荷载作用下土埋圆柱壳动力屈曲分析

为研究爆炸动载作用下土中圆柱壳结构的动力稳定特性, 依据爆炸动载作用下土埋圆柱壳的受力特征,建立了考虑土与圆柱壳相互作用的土弹簧-柱壳计算模型,应用非线性有限元方法进行了数值计算。在圆柱壳结构动力屈曲过程数值分析的基础上,运用B-R屈曲准则判定土埋圆柱壳在爆炸动载作用下的屈曲临界荷载,并重点讨论了土层变形性质对圆柱壳屈曲荷载的影响,得到了土中圆柱壳屈曲荷载和土体弹性常数K的定量关系。结果表明,屈曲荷载随土体弹性常数的增大而非线性增大。     

湿热环境下碳纤维增强复合材料加固钢筋混凝土梁的耐久性能试验

为了研究湿热环境对于碳纤维增强复合材料(CFRP)加固混凝土梁的耐久性能的影响,制作了6根混凝土梁构件从而开展了不同时长湿热环境处理CFRP加固混凝土梁的静载试验研究,重点关注不同组构件在加载过程中的破坏形态,并结合承载力、挠度及应变等数据全面分析其力学性能及耐久性能,为湿热环境下CFRP加固结构的设计及应用提供参考。结果表明：采用CFRP布加固措施的混凝土梁具有优异的带裂缝工作能力,其承载能力得到大幅度提升;不同时长的湿热环境处理会使得CFRP加固构件的强化效果减弱,即构件的承载能力会逐渐降低,同时其破坏形态也由弯剪破坏逐渐转变为弯曲破坏。在弯剪破坏形态下加固构件的承载性能相对优异但其延性低下,而经过湿热处理后产生弯曲破坏形态的构件有着相对较好的变形能力及延性。此外还通过应变数据验证了湿热环境造成CFRP加固结构产生性能劣化的原因在于湿热环境会使得CFRP布的粘结性能变差,CFRP布会更早因为局部剥离而退出工作、难以发挥出自身的材料性能,所以其对于混凝土梁承载性能的强化效果会减弱,而这种劣化会随着湿热处理时间的延长而进一步加剧。     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱的抗震性能试验研究

对3根不同足尺碳纤维片材的加固混凝土柱在水平低周反复荷载作用下进行了试验研究。对比分析了试验柱的抗剪承载力、柱顶位移、延性、滞回曲线、骨架曲线等抗震性能。结果表明:采用碳纤维环绕包裹粘贴加固柱对混凝土柱的抗剪承载力提高较明显,柱的初始刚度增加,柱的变形能力和延性明显提高,钢筋混凝土柱消耗地震能量的能力增强,使柱的抗震性能得到显著改善;二层包裹与一层包裹碳纤维片材对比分析表明,这2种方法对结构影响区别不大,原因在于柱包裹碳纤维提高结构抗震性能主要是套箍作用增加了混凝土柱的约束,且增加层数对增加约束的效应有限。     

钢筋混凝土中爆炸破坏效应数值模拟分析

根据钢筋混凝土介质在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏特性,利用LS-DYNA程序流固耦合算法,使用能够反映拉伸破坏的Tayler-Chen-Kuszmanul(TCK)和反映压缩破坏的Holmqust-Johnson-Cook(HJC)材料模型,通过建立分离式钢筋混凝土有限元模型,进行了钢筋混凝土在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏效应的数值计算分析. 数值模拟能够很好地模拟钢筋混凝土内部爆炸时中心爆炸空腔压缩面和自由面的拉伸层裂破坏及漏斗坑形成过程,且与试验结果和理论计算吻合较好. 同时,由于钢筋的增强和止裂作用,钢筋混凝土中爆炸漏斗坑成阶梯型,且其破坏范围远小于混凝土介质.     

二次受力下CFRP加固混凝土结构抗弯承载力计算方法

在考虑二次受力的基础上,充分考虑了受压区混凝土的非线性应力-应变关系,利用钢筋混凝土的相关原理对CFRP加固结构的受弯极限承载力公式进行了相关推导.     

RC框架节点柱端碳纤维加固强柱弱梁效果

利用有限元软件ANSYS对现浇钢筋混凝土框架节点做了拟静力分析。对普通梁柱节点和柱端用碳纤维加固节点的计算结果进行了对比。结果表明,随着加载位移的增加,梁肋附近楼板钢筋应力有明显增加,说明楼板对梁的抗弯能力有增强的作用。在柱端粘贴碳纤维之后,柱端承载力明显提高,柱受力主筋屈服时间明显延后,梁端首先出现塑性铰,使节点在受到地震作用破坏时更接近梁铰机制的破坏特点。     

碳纤维布和玻璃纤维布加固柱的特性分析

通过实验对比，分析了玻璃纤维布加固柱和碳纤维布加固柱的受压性能。实验结果表明，经纤维布包裹加固后，柱的承载力和极限压应变均有提高，提高的量值随纤维布约束能力的增加而增大；碳纤维布的加固效果优于玻璃纤维布的加固效果，但在承载力提高相同的条件下，采用碳纤维布加固所需的费用高，性价比相对较低。     

反复荷载作用下复合加固损伤混凝土柱性能的试验研究

针对柱身已开裂、柱底固定端已形成塑性铰的严重损伤的3根钢筋混凝土柱,采用沿柱高粘贴CFRP布箍和底部固定端反贴角钢的共同加固新方法,可以达到既加固钢筋混凝土柱身,又使柱底重新成为固定端的目的.然后,对已进行加固的3根柱子进行模拟地震作用的水平低周反复荷载试验,研究二者复合加固严重损伤的混凝土柱的性能.基于试验结果,分析了加固柱的延性、刚度和承载力退化规律以及加固材料（角钢和CFRP布箍）的受力性能.结果表明,CFRP布箍可以有效地约束混凝土的横向膨胀;角钢的竖向钢板在柱底部作用最大,均可以达到屈服强度,但距离底部越远的钢板的应力大幅度降低;水平钢板破坏时是压曲破坏.     

CFRP加固钢筋混凝土简支梁桥的设计计算

由于碳纤维受力过程中特有的线弹性性质,粘贴加固计算时需判断加固截面的应变状态。结合某钢筋混凝土简支T形桥梁粘贴碳纤维片加固设计,应用碳纤维片加固受弯构件正截面强度计算公式,介绍了该公式在加固设计及强度复核中的应用方法及注意事项。加固前后的荷载试验结果表明,粘贴碳纤维片可大大提高主梁的抗弯刚度,增加主梁的承载潜力,有效抑制了混凝土的开裂。     

爆炸作用下薄壁柱壳结构动力响应实验研究

为获得薄壁圆柱壳结构在可燃气体爆炸作用下的动力响应特性,该文进行了乙炔/空气混合气体爆炸冲击波对缩比薄壁柱壳模型的冲击实验,测得模型壁面的超压荷载、动态应变和振动加速度时程曲线。通过对时程曲线的变化特征分析,研究了爆炸荷载作用下薄壁柱壳结构的响应特性及其破坏机理。实验结果表明,在爆炸荷载作用下,正反射迎爆区域壁面超压和应变峰值始终最高;柱壳模型抵抗变形破坏的能力与其径高比D/H有关,径高比接近1的模型抵抗变形破坏的能力较强;柱壳模型内部液体能够吸收和耗散爆炸冲击能量。     

碳纤维布加固含裂缝混凝土梁的裂缝扩展阻力性能

基于虚拟裂缝模型和试验测得的荷载与裂缝口张开位移曲线,计算得到碳纤维（CFRP）加固含裂缝混凝土梁的裂缝扩展阻力曲线,并讨论试件尺寸对CFRP加固试件阻力性能的影响．结果表明,CFRP加固试件中也存在断裂过程区长度减小的现象,纤维布的阻裂作用是影响CFRP加固试件裂缝扩展阻力性能的关键因素,并且试件高度和初始裂缝长度对CFRP加固试件的阻裂性能无明显影响．