新型护栏型防爆墙数值分析及设计方法研究

摘要

基于波的反射、衍射和相互作用等特性能够削弱爆炸波能量的原则，有学者提出一种由数根结构柱组成的新型护栏型防爆墙。其防护有效性已经通过2D数值模拟和现场试验得到验证。本文针对这种新型护栏型防爆墙进行了三维数值拓展研究，主要包括以下三方面内容： 1 、护栏型和钢筋混凝土实体防爆墙对比分析 通过与试验的对比，验证了钢筋混凝土以及护栏型防爆墙模型的正确性。对比了两种防爆墙对爆炸产生的超压和冲量的衰减效果，发现护栏型防爆墙对超压、冲量的削弱可达70%。与钢筋混凝土实体防爆墙相比，护栏型防爆墙具有与其相当甚至更优的防护效果。同时对比两种防爆墙在近距离爆炸荷载作用下的结构响应，验证了护栏型防爆墙在避免二次碎片伤害上的优势。 2 、护栏型防爆墙防护效果参数化分析 在已有的2D数值模拟及试验结论的基础上进行了三维数值模拟拓展，研究了不同截面形式、柱间距、护栏层数以及护栏层间距的护栏型防爆墙，提出了护栏型防爆墙最优配置建议。三维数值模拟结果表明：当护栏系统各层为错开排布时，其防护效果最佳。柱间净间距越小、护栏层数越多其防护效果越好。层间距与柱子直径比（C/φ）为2时，防爆墙的防护效果更好。但实际设计时需考虑成本、建筑重要性、可能遭遇的爆炸荷载等因素来最终确定护栏型防爆墙的布置。3 、建筑物表面超压、冲量计算公式拟合 根据数值分析的结论，并结合施工及防护需求确定护栏型防爆墙排布。分析了墙高、建筑高、TNT炸药当量、起爆点到墙距离以及起爆点到建筑物距离各个参数对护栏型防爆墙防护效果及作用在建筑物上爆炸荷载的影响，最终拟合得到护栏柱排布后建筑物表面压力、冲量预测公式，为护栏型防爆墙后建筑物上爆炸荷载的评估提供依据。

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2015205120-金明-土木工程-郝洪-新型护栏型防爆墙数值分析及设计方法研究

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