钢筋混凝土框架结构内部爆炸效应研究

摘要

本文首先基于模型相似定理，对框架结构原型和模型之间的相似关系进行了量纲分析，设计并制作了12个1/6缩比的单层单跨钢筋混凝土框架结构模型。在改变装药量、爆点位置、填充墙的数量的条件下，共计开展了16炮次试验。同时利用ANSYS/LS-DYNA对于同等工况条件下的试验模型进行了数值模拟研究，二者在结构动力响应和毁伤特征方面均吻合较好，对钢筋混凝土框架结构内部爆炸效应进行了以下几方面的研究：
　　（1）研究了框架结构内部爆炸载荷，试验实测了结构壁面上的正反射冲击波首个峰值超压，并与自由场空爆试验中同等比例距离处反射超压的理论计算值进行了比对，二者基本一致。
　　（2）分析了框架结构的毁伤特征，试验结果表明相较于梁、板、柱构件而言，梁柱节点和梁板交界区域更容易发生破坏，其破坏区域呈现冲切锥型特征，冲切锥角度在34°~53°之间。
　　（3）研究了框架结构的毁伤阈值，指出当爆点位于结构中心时，针对于本次无填充墙框架结构模型的毁伤阈值为150g乳化炸药，有填充墙框架结构模型的毁伤阈值为50g乳化炸药。同时指出爆点位置与矩形框架柱的相对位置极大影响了框架柱毁伤阈值的判定。
　　（4）研究了内部爆炸环境下填充墙对于框架结构的加速度响应峰值和毁伤等级的影响，结果表明填充墙的存在极大增加了结构的加速度响应峰值和毁伤等级。同时指出了内部爆炸环境下钢丝网泡沫混凝土填充墙体及其与框架柱之间的柔性连接发挥了很好的消能和泄压作用。

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1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作

2 试验模型相似理论及缩比设计研究

2.1 相似理论与模型设计

2.2 模型材料基本性能参数测试试验

2.3 模型的制作

2.4 本章小结

3 框架结构内部爆炸试验研究

3.1 试验方案

3.2 钢筋混凝土框架结构内部爆炸试验

3.3 本章小结

4 框架结构内部爆炸数值模拟研究

4.1 爆炸冲击效应问题数值模拟方法

4.2 数值模拟材料参数选取及计算模型的建立

4.3 数值研究结果与爆炸试验的对比验证

4.4 框架结构在内部爆炸荷载下的动力响应研究

4.5 本章小结

5 框架结构内部爆炸毁伤效应影响因素分析

5.1 爆炸当量影响

5.2 爆点位置影响

5.3 填充墙及其门窗洞口影响

5.4 本章小结

结论与展望

结论：

展望：

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果