爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱的动力响应分析

摘要

近几十年来，恐怖袭击引起的爆炸灾害频繁发生，在爆炸荷载作用下很多建筑都出现了破坏甚至倒塌的事故，如何提高重要建筑结构的抗爆性能已成为结构工程师在设计时必须考虑的问题。柱作为结构中重要的受力构件，其在爆炸荷载作用下的安全性直接影响到整体结构的安全。研究RC柱在爆炸荷载作用下的动力性能，提高其抗爆能力，可以有效防止整体结构在爆炸荷载下由于RC柱破坏而引起的整体倒塌，在危机时刻为人员逃生争取更多的时间。 本文首先介绍了爆炸作用的基本原理以及ANSYS/LS-DYNA软件的功能特点，然后采用LS-DYNA软件对RC梁在爆炸荷载下的性能进行了模拟，并将计算结果与国外试验结果进行对比，验证了数值模拟中参数选择的合理性。采用数值分析法对RC柱在三种典型爆炸荷载下的动力响应进行了分析，并对不同箍筋间距及柱端箍筋加密区长度的RC柱进行比较，确定了RC柱最佳配箍间距及柱端箍筋加密区长度，最后对混凝土强度、纵向轴力、纵向钢筋配筋率对抗爆性能的影响也做了分析比较，可以为今后的结构抗爆设计提供初步的理论依据。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究概况

1.2.1爆炸作用原理研究

1.2.2爆炸荷载作用下固体材料力学性能研究

1.2.3爆炸荷载下构件与节点的响应分析

1.2.4连续性倒塌分析

1.3本文研究内容及方法

1.3.1研究内容

1.3.2研究关键技术路线

1.3.3研究关键点

第2章爆炸空气冲击波荷载与结构有限元计算方法概述

2.1空气冲击波基本特征

2.1.1超压和动压

2.1.2波阵面状态参数的关系式

2.1.3爆炸相似定律

2.1.4空气冲击波的反射

2.1.5冲击波在物体上的作用

2.2数值模拟方法在结构抗爆中的应用

2.3抗爆分析有限元软件LS-DYNA介绍

2.3.1 LS-DYNA发展历程、功能特点及其应用

2.3.2 LS-DYNA分析的一般流程

2.3.3 LS-DYNA计算方法简要介绍

第3章已有试验结果的数值模拟验证

3.1引言

3.2 RC梁抗爆试验

3.2.1试件模型

3.2.2爆炸试验装置

3.2.3试验结果

3.3有限元模拟

3.3.1有限元计算模型及相关参数说明

3.3.2有限元模拟结果分析

3.3.3试验与有限元模拟比较分析

第4章RC柱在爆炸荷载作用下的数值模拟及动力响应分析

4.1引言

4.2爆炸荷载作用下RC柱整体反应模拟及结果分析

4.2.1 RC柱计算模型

4.2.2 CASE1荷载工况下RC柱整体响应分析

4.2.3 CASE2荷载工况下RC柱整体响应分析

4.2.4 CASE3荷载工况下RC柱整体响应分析

4.3爆炸荷载作用下RC柱箍筋影响分析

4.3.1计算模型

4.3.2结果分析

4.4最佳配箍间距及柱端加密区范围的确定

4.4.1最佳配箍间距的确定

4.4.2柱端箍筋加密区长度确定

4.5混凝土强度对抗爆性能的影响

4.6轴力对分析结果的影响

4.7纵向配筋率对抗爆性能的影响

4.7.1不同荷载情况下柱A动力响应分析

4.7.2不同荷载情况下柱B动力响应分析

4.7.3不同荷载情况下柱C动力响应分析

4.7.4不同配筋军情况下比较分析

第5章结论与展望

5.1本文主要结论

5.2研究不足与展望

参考文献

致谢

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果