接触爆炸钢筋混凝土板的震塌效应

为研究震塌对防爆结构的破坏效应,进行了有限厚度钢筋混凝土板接触爆炸分析研究。现场试验归纳出爆炸成坑、爆炸震塌、爆炸贯穿和爆炸冲切形态。采用LS-DYNA程序对板体的变形、破坏动态过程等进行了数值模拟,通过对影响爆炸震塌效应参数的分析,引入了新的震塌破坏系数及破坏等级,提出了新的震塌厚度计算公式。结果表明,数值模拟与现场试验吻合良好;震塌破坏厚度与装药量、板厚及其强度性质等因素有关。     

爆炸荷载作用下RC单向简支板的优化设计

目前,对爆炸荷载作用下的钢筋混凝土(RC)结构和构件的设计主要采用控制其动力响应最大位移的方法,例如TM-5和ASCE的试算法,类似于静力作用下的极限状态设计法,虽然过程简单,却无法获得最优化的设计.由RC板的抗力-挠度(R-y)曲线分析可知,曲线下方面积代表板在爆炸荷载作用下可能吸收的能量,直接体现RC板抵抗爆炸荷载的能力.采用TM-5和ASCE推荐的单自由度体系简化RC简支单向板,选用双折线模型计算RC板的R-y曲线,分析不同配筋率的R-y曲线下方面积,面积最大时的配筋率即为该设计的最佳配筋率,改变板的几何尺寸,按上述方法分别得出不同设计方案的最佳配筋率.爆炸荷载作用下必须考虑应变率对混凝土和钢筋的应力影响和材料非线性,不能直接应用静力计算中的矩形等效原则简化计算,研究采用分层法迭代求解R-y双折线的特征值.研究成果和分析方法对爆炸荷载作用下的RC板的结构设计和加固设计具有较高的指导价值.     

基于可变数组管理方法的震塌破坏数值仿真

以弹塑性力学和动力有限元理论为基础,采用动态数组和动态地址管理方法,依据震塌破坏准则,适时判断震塌破坏单元,并相应改变有限元计算区域以及由此产生的自由度、A数组及相关地址的适时改变,对防护结构在爆炸载荷作用下的震塌破坏效应进行了数值仿真研究. 在RSEAP程序的框架基础上,编制了相应的计算程序,并利用该程序对典型的钢筋混凝土板爆炸震塌实验工况进行数值仿真,仿真结果与实验结果的对比表明两者吻合较好.     

爆炸载荷作用下RC板的能量法优化设计

由能量法可知,钢筋混凝土(RC)板的抗力-位移(R-y)曲线下方面积代表板在爆炸荷载作用下可能吸收的能量.分析不同配筋率的R-y曲线下方面积,面积最大时的配筋率即可定义为相应设计的最佳配筋率.考患材料非线性及高应变率对混凝土和钢筋强度的影响,采用分层法迭代求解抗力-挠度(R-y)曲线.研究成果可供受爆炸荷载的RC板优化设计借鉴.     

遮弹层震塌碎块对成层式结构顶板的冲击破坏效应

为了弄清采用空气分配层情况下遮弹层的震塌碎块冲击结构顶板引起的混凝土板的整体动力响应和局部破坏效应,利用系统能量平衡原理对冲击的整体响应进行分析,并利用有限元方法模拟了碎块与靶体的碰撞过程.结果表明:震塌碎块的冲击对混凝土板的破坏效应以局部破坏为主,冲击造成的结构整体作用可以忽略不计;板内设置钢筋网可以有效地减缓顶板结构内部裂缝的产生和背表面震塌的发生,顶板背表面粘贴钢板可以有效阻止板的震塌破坏.     

聚异氰氨酸脂噁唑烷弹性涂层钢筋混凝土板抗震塌机理

提高工程结构的抗震塌能力始终备受防护工程界重视.为揭示聚异氰氨酸酯噁唑烷(polyisocyanate oxazodone,POZD)涂层钢筋混凝土复合结构板抗震塌动力学原理,针对4种试验模型,开展了不同三硝基甲苯(trinitrotoluene,TNT)当量接触爆炸试验.结果表明:在高应变率强动载作用下,POZD涂层...     

钢筋混凝土雨篷板配筋率及截面尺寸对雨篷抗爆性能的影响

钢筋混凝土雨篷由雨篷梁和雨篷板组成,其破环形态主要表现为雨篷板发生断裂破坏.为研究雨篷板对雨篷抗爆性能的影响,利用LS-DYNA软件建立了钢筋混凝土雨篷的标准尺寸有限元模型.在不同爆炸点布置药量W=5kg与W=10kg的TNT炸药,对爆炸荷载作用下雨篷最大位移、梁钢筋应力、混凝土破坏形态3方面进行分析并研究了雨篷板配筋率对雨篷抗爆性能的影响.然后,在药量W=10kg的条件下,保持最大配筋率不变,研究了雨篷板悬挑长度与厚度的改变对雨篷抗爆性能的影响.通过研究发现:雨篷板比雨篷梁破坏更严重.雨篷梁与雨篷板钢筋的最大应力介于静态屈服强度与动态屈服强度之间.增加雨篷板的配筋率对雨篷抗爆性能的提高不明显.减小雨篷板长度、增加雨篷板厚度可以有效地提高雨篷的抗爆性能.     

爆炸荷载下高强钢筋加强混凝土梁抗弯性能

为研究爆炸荷载作用下高强钢筋混凝土梁的抗弯性能,对不同钢筋强度的钢筋混凝土简支梁进行了爆炸试验,从构件的破坏形态、受力和变形特征分析了高强钢筋对试验简支梁抗弯性能的影响.结果表明:高强钢筋强度高的优势在爆炸荷载超过普通RC梁的屈服荷载后才能充分发挥.爆炸荷载较大时,裂缝数量较多的高强RC梁比普通RC梁具有更好的变形恢复能力,损伤程度显著减小.采用高强钢筋使得RC梁裂缝分布区域增大,在塑性变形阶段形成了梁长约60%的塑性区域,改变了RC梁塑性变形阶段的振型.     

不同板中配筋形式下板柱结构的连续倒塌性能

在爆炸、冲击等偶然荷载作用下,钢筋混凝土(RC)板柱结构中承重柱失效可能导致结构发生局部或整体连续倒塌破坏.为了研究板中配筋形式对RC板柱结构抗连续倒塌性能的影响,制作了2个1/3比例的板柱子结构模型,通过单调静力加载试验研究了角柱缺失条件下结构的连续倒塌性能.试验研究表明:在混凝土板内配置连续上层钢筋可以有效减小板上裂缝的宽度;与板中采用非连续上层配筋的试件相比,采用连续配筋试件的屈服荷载、第一个峰值荷载和极限承载力分别提高了38.4%、31.8%和7.5%,在动力荷载作用下试件的抗倒塌能力也得到了明显提高;板中拉膜效应对于塑性铰线机制失效后结构的抗倒塌承载力贡献显著.     

钢筋混凝土板的爆炸荷载试验研究

在爆炸波的影响下,钢筋混凝土(RC)板(如:楼面和剪力墙等)既是建筑结构中受爆炸荷载作用的主要受力构件,又是建筑结构破坏的薄弱环节,而且,其破坏还直接导致建筑结构的整体刚度退化和动力响应升级.选择建筑结构中楼面设计常用的钢筋混凝土简支单向板为试验对象,对两个完全相同的试件分别进行独立的爆炸试验--爆炸I和爆炸II,分别观测钢筋混凝土板在弹性区域的动力响应(爆炸I)和塑性区域的破坏特征(爆炸II).实验为后续进行的受爆炸荷载的钢筋混凝土板碳纤维(CFRP)加固试验研究提供了有效的基础数据和可靠的参照,实验观测到的现象和数据也可供同类研究参考.     

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土板的抗爆性能分析

为研究玄武岩纤维布(BFRP)对钢筋混凝土结构的抗爆加固效果,利用LS-DYNA软件建立了空气中接触爆炸条件下BFRP加固钢筋混凝土板的有限元模型.利用流固耦合算法模拟了板的破坏过程,比较了加固前后板的破坏形态、钢筋应力及板底位移,并比较了玄武岩纤维布与碳纤维布(CFRP)的加固效果.发现BFRP能够增强板的刚度,降低...     

接触爆炸载荷下波纹钢加固钢筋混凝土板毁伤特征分析

为探究波纹钢加固钢筋混凝土板的毁伤特征,设计了波纹钢加固钢筋混凝土靶板,开展了波纹钢加固钢筋混凝土板的接触爆炸实验,获得了构件典型的毁伤特性,论证了波纹钢加固钢筋混凝土板的抗爆性能.采用有限元软件LS-DYNA对比了等质量的波纹状混凝土板、等质量平板混凝土板、等质量平钢板混凝土板的破坏模式,研究了波纹钢加固钢筋混凝土板的抗接触爆炸性能,获得了波纹钢加固钢筋混凝土板在不同接触爆炸载荷下钢板的跨中位移变化规律,给出了在接触爆炸载荷作用下波纹钢加固钢筋混凝土板的薄弱方向. 基于量纲分析,建立了该波纹钢截面形状下波纹钢加固钢筋混凝土板的跨中位移关于炸药质量的工程经验公式.      

火灾后四边简支钢筋混凝土板刚度与挠度试验研究及分析

为研究钢筋混凝土双向板在遭受火灾作用后的承载能力及挠度发展规律,对配筋率及受火时间不同的火灾后钢筋混凝土双向板承载能力进行研究。研究结果表明：火灾作用后,双向板在荷载作用下无混凝土开裂前的弹性阶段,而是直接进入带裂缝工作阶段,且只存在钢筋屈服前的带裂缝工作阶段和钢筋屈服后的破坏阶段;配筋率高的双向板挠度发展较为缓慢,具有更好的抵抗变形的能力,提高配筋率可使得双向板的抗弯刚度增加;随着受火时间的延长,双向板挠度发展加快,挠度曲线更为饱满,表明火灾使得双向板的抗弯刚度削减,挠曲变形也随之增大;以已有的受弯构件刚度的计算方法为基础,结合材料的高温后性能与火灾对双向板承载性能的影响,采用分层划分的方法,推导给出了火灾后钢筋混凝土双向板刚度及挠度计算公式,并与试验对比进行验证。     

体外预应力加固混凝土双向板的力学性能分析

文章以张拉体外预应力加固的钢筋混凝土双向板为研究对象,说明了在双向板中利用体外预应力加固技术的构造特点,推导出了几种加固工况下四边简支双向板挠度变形的计算公式。研究与计算结果表明,张拉体外预应力可以减少双向板的挠度变形,降低双向板的内力,加固的作用效果是显而易见的。     

粘贴钢板条加固双向板承载力的分析与计算

外粘碳纤维(CFRP)布和钢板条可有效地加固补强混凝土双向板,目前在工程上粘贴正交的CFRP条带或矩形薄钢板加固混凝土双向板方面的研究和应用已有不少;文章在试验研究的基础上对承受局部均布荷载的粘贴单向钢板条加固的钢筋混凝土双向板进行了极限承载力分析,采用屈服铰线理论对该类加固板的塑性铰线模式和极限承载力进行了分析与计算.     

板及基础冲切承载力随混凝土强度的变化

文中提出了一种参数影响评估方法。并从国内外大量冲切试验资料中，提出以混凝土强度为唯一变量的18组试验数据，用于考察板及基础抗冲切能力随混凝土强度的变化规律。评价中外规范公式的适用性，共计71个试件中，包括普通钢筋混凝土平板及柱下单独基础，钢纤维轻骨料混凝土板和带边界约束板等多种类型。混凝土立方强度fcu约在12-123MPa间变化，参数评估及可靠度分析结果表明，我国规范公式对混凝土强度的影响估计过高，英国标准及CEB模式规范所采用的形式fcu^1/3能合理反映冲切承载力与混凝土强度之间的关系。值得我国规范修订时借鉴。     

基于纤维梁柱单元的钢筋混凝土柱往复荷载作用下破坏过程分析

为高效准确地模拟往复荷载作用下钢筋混凝土构件的破坏过程,基于结构精细化模拟分析平台(RSAPS)中的纤维梁柱单元模型,建立一种考虑损伤破坏的钢筋本构模型,并构建了材料破坏准则,从而建立了钢筋混凝土构件受力破坏的分析方法。应用RSAPS平台对钢筋混凝土柱往复加载试验进行模拟,结果表明考虑钢筋损伤破坏的模型可以很好地模拟构件的刚度和承载力退化过程,模拟结果与试验结果更为吻合;进一步对往复荷载作用下钢筋混凝土柱的破坏过程进行模拟分析,结果表明考虑钢筋损伤破坏的模型能够准确地模拟由于局部材料失效破坏导致的钢筋混凝土构件承载力退化、耗能能力降低等非线性行为,可以较好地描述往复荷载作用下钢筋混凝土构件的破坏过程,可用于地震作用下建筑和桥梁结构倒塌过程分析。     

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.     

带楼板双槽钢组合截面构件抗震性能试验研究

为研究带钢筋混凝土(RC)楼板双槽钢组合截面构件的抗震性能,对4个带RC楼板试件进行了常轴力和往复弯曲共同作用下的拟静力试验,分析了填板间距、有无加劲肋和腹板高厚比等参数对试件抗震性能的影响.结果 表明:各试件的滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力和延性;减小填板间距,对试件的承载力和刚度影响较小,但提高了试件的延性和耗能能力;试件SJ3的峰值荷载和初始刚度比试件SJ1的分别提高了28.42％和22.70％,说明在试件的塑性铰区设置加劲肋可提高其承载力和刚度;试件SJ4的峰值荷载、延性系数、初始刚度和累计耗能量比试件SJ1的分别提高了33.88％、20.70％、27.40％和12.84％,说明减小腹板高厚比,可显著改善试件的抗震性能.