CFRP加固砌体墙抗泥石流冲击性能试验研究

改进了传统的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固砌体的结构方式,采用CFRP满贴半包裹加固砌体墙受冲击面,对CFRP改善砌体墙抗泥石流冲击性能进行了试验.基于三维数字散斑影像相关方法测量试验墙面位移场和节点时程位移,比较了CFRP加固前后砌体墙的破坏情况及墙面位移特点,分析了CFRP加固对砌体墙抗冲击性能的改善情况及加固前后砌体墙受冲击作用下的破坏机理.试验结果表明:传统砌体结构抵抗泥石流冲击性能较差,在砌体墙承受能量为37,343,809,1 568 J的撞击各两次后将完全破坏;而碳纤维布加固后的砌体墙可继续承受6次1 568 J的撞击才完全破坏;墙体采用CFRP加固后具有更好的整体性,其在泥石流冲击作用下的位移显著减小且分布更加均匀,抗变形和抗裂性能明显提高,抵抗泥石流冲击荷载能力显著改善.     

泥石流块石冲击下钢框架动力响应分析

探究在泥石流块石冲击下山地地区钢框架结构建筑物的动力响应,运用显示动力学方法对5层钢框架结构计算模型进行数值模拟,分析不同速度的冲击物作用在结构不同位置时的动力响应.结果表明:在冲击物速度不变的情况下,冲击荷载作用于结构的不同位置时,其动力响应差别较大,节点处的响应明显小于梁、柱部位,边跨节点响应要大于中间跨节点;冲击物作用于节点时结构中边跨节点的材料最先进入塑性,且最容易发生破坏,而中间跨节点处相连接的3根梁受到的等效应力最大,材料最先进入塑性;通过对比沿冲击方向梁上某些单元的等效应力,可知在冲击物作用下节点处所承受的能量比梁的要大,撞击所引起的动力反应是局部性的;柱子在冲击过程中吸收的能量最多,是结构受到冲击时最容易发生破坏的部位.     

泥石流块石冲击作用下钢网格结构动力响应

针对水土流失十分严重,极易发生沙砾型泥石流的沟道,根据泥石流作用下拦挡结构的承载力和水石分离的技术需要,提出受力合理的新型空间网格拦挡体系;结合实际工程的具体尺寸建立计算模型,运用显示动力学软件LS-DYNA进行数值模拟;考虑冲击物作用在结构不同位置时的动力响应,探讨该结构的动力特征.结果表明,此种类型的体系可以满足结构抗冲击的要求,满足实现水石分离的需要,并符合有效地拦挡泥石流块石的要求;结构的动力性能与静力性能差别较大,设计时应充分考虑结构的动力效应;在同一速度冲击物撞击结构不同位置时,动力响应差别较大,设计时应充分考虑结构的动力效应;结构的动力响应还受到坡度的影响.考虑到泥石流作用的随机性,计算了多冲击物作用于结构不同位置时结构的动力响应.     

泥石流冲击荷载下圆钢管的破坏机理分析

为研究泥石流冲击荷载下圆钢管构件的破坏机理,利用LS-DYNA对一端固定的圆钢管构件进行数值模拟分析.通过改变钢管的直径、壁厚、撞击点高度,以及冲击物的质量、冲击物的速度等变量,计算了243个工况,并对圆钢管构件的动力响应进行对比分析.结果表明,钢管构件的壁厚、直径越大,则构件的冲击力越大,冲击点处的变形区域越小,产生的位移越小;在不同的撞击高度下,撞击自由端处引起的位移是柱脚位移的2倍,而冲击力相差不大;冲击物的速度、质量越大,则冲击能量越大,冲击力越大,构件局部发生的变形区域更大,整体产生的位移也随之增大.     

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.     

落石撞击双柱式桥墩破坏模式及抗撞性能分析

基于非线性接触有限元数值模拟技术建立高精度落石-桥梁碰撞模型,对不同参数下桥墩的动态响应和破坏模式进行参数分析,主要研究的参数包括:桥墩上部质量、桥墩箍筋间距、落石质量与速度以及撞击位置.分析了我国规范给出的建议桥墩抗撞能力计算方法,并与实际抗撞能力对比.研究发现:落石高速撞击下桥墩的破坏形式以弯曲破坏为主,但是上部结构质量和落石速度的增加和撞击位置的改变会使桥墩的破坏形式由弯曲破坏向剪切破坏转变.落石冲击桥墩上部造成的破坏程度相比其他位置小,改变撞击方向会显著影响撞击点上方的桥墩侧向位移.我国公路桥梁抗震设计细则公式给出的计算方法低估了桥墩实际的抗撞能力,轴压力对桥墩的抗撞性能有明显提升,建议考虑在计算公式加入轴压力因素.     

对称角铺设矩形叠层复合材料板受低速冲击时的解层破坏分析

研究了低速冲击作用下复合材料结构破坏行为与冲击速度及材料属性间的关系.采用碰撞力分段模型和一阶剪切理论分析了给定初始速度的铁球与四边夹支的叠层复合材料板中心发生碰撞的动力学行为,包括碰撞力及表面沉陷随时间的变化规律;然后根据忽略厚度的界面模型假设及简化的Tsai-Wu张量破坏准则对叠层复合材料板的解层破坏进行了计算和分析.结果表明最大碰撞力与初始碰撞速度成正比,夹支矩形叠层复合材料板的解层破坏区域最先出现在应力幅值较大的中轴线及边界附近,并随初始碰撞速度的增大而扩展并改变几何形状.     

PTFE/Al活性破片碰撞三层间隔靶冲击响应行为

为研究PTFE/Al活性破片多次碰撞下冲击响应行为,开展了活性破片碰撞三层间隔铝靶实验并采用包含自定义状态方程的数值方法进行模拟,定量分析了活性破片冲击激活反应行为的时空分布与毁伤效应.结果表明,数值模拟中活性破片反应与空间分布情况与实验结果具有较好一致性,活性破片反应空间分布对中靶毁伤效果影响较大.中靶厚3.0 mm时,各碰撞速度下活性破片均主要于中靶前方发生反应;中靶的穿孔面积与隆起范围随着碰撞速度增加而增大,且靶板隆起范围远大于穿孔面积.中靶厚1.5 mm时,碰撞速度小于等于1 100 m/s时活性破片主要于中靶后方发生反应,碰撞速度提升至1 300 m/s后破片的主要反应位置转移至中靶前方;随着碰撞速度增加,中靶的穿孔面积呈先增大后减小趋势,隆起范围不断增加.     

爆炸载荷下砌体墙破坏过程模拟研究

为分析爆炸案件现场中砌体墙破坏的破坏过程及影响因素,采用AUTODYN程序对砌体墙在爆炸载荷作用下的动态响应进行了数值模拟,得到了砌体墙表面的载荷分布以及爆炸破坏形成炸洞的变化规律.计算结果表明,砌体墙在爆炸载荷下会形成炸洞;药量越大,炸洞尺寸也增大,但随着药量的继续增加,炸洞尺寸增大的速度变慢.     

强震下钢筋混凝土连续梁桥非线性动力响应分析

为了探索连续梁桥的地震损伤演化和破坏历程,在连续梁桥1∶3模型地震振动台台阵试验基础上,对该模型桥进行了非线性动力响应分析,考虑了主梁与桥台间以及横向挡块之间的碰撞效应对地震响应的影响,弥补了模型试验未考虑碰撞效应的不足.分析结果表明:数值分析结果与振动台试验结果较为吻合,两跨连续梁模型的主要破坏模式为墩柱破坏,中墩墩底为关键截面;纵向地震动作用下该模型结构加速度反应谱小于17.4 m/s2则结构不发生倒塌破坏;若考虑桥台对主梁的纵向约束作用,则主梁加速度响应增加、主梁位移减小、墩柱受力减轻,且该约束作用随接触间隙减小而越发显著;若考虑梁和挡块之间的碰撞,则主梁加速度增大,墩柱受力随着间隙的增加而增加.该研究成果可为后续连续梁桥的抗倒塌设计和抗震加固提供参考.