本文關(guān)鍵詞：不同防護(hù)方式下鋼筋混凝土墩柱的抗爆性能試驗(yàn)研究

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【摘要】：近年來(lái),恐怖襲擊或意外爆炸事故頻發(fā),會(huì)引起整個(gè)交通系統(tǒng)中斷；墩柱是橋梁結(jié)構(gòu)中非常重要的受力構(gòu)件之一,爆炸荷載下橋梁墩柱破壞往往會(huì)引起橋梁整體連續(xù)倒塌,因此,開(kāi)展爆炸荷載作用下不同防護(hù)墩柱的試驗(yàn)研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文主要研究工作如下：(1)總結(jié)了爆炸荷載的主要類(lèi)型以及爆炸荷載與結(jié)構(gòu)的相互作用,統(tǒng)計(jì)了國(guó)內(nèi)外爆炸荷載經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式,并對(duì)沖擊波進(jìn)行了數(shù)值模擬的研究。(2)進(jìn)行了8根大比例尺的鋼筋混凝土墩柱采用鋼板和CFRP防護(hù)后的爆炸現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究,主要考慮了不同比例距離(藥量)、不同鋼管厚度、不同CFRP布層數(shù)等對(duì)墩柱防護(hù)后的抗爆性能影響,分別進(jìn)行了非接觸爆炸和接觸爆炸試驗(yàn)。(3)考慮非接觸爆炸和接觸爆炸作用,進(jìn)行了不同防護(hù)下鋼筋混凝土墩柱爆炸荷載作用下動(dòng)力響應(yīng)的數(shù)值模擬,探討了墩柱爆炸防護(hù)概念設(shè)計(jì)。主要研究結(jié)論如下：(1)近地爆炸時(shí),沖擊波在地面產(chǎn)生反射,沖擊波在墩柱表面會(huì)產(chǎn)生繞射和反射；沖擊波超壓峰值和沖量隨著比例距離的減小而增大；超壓峰值和沖量在迎爆面最大,背爆面最小；超壓峰值和沖量在墩柱高度上的分布為“勺”型分布,可以簡(jiǎn)化為梯形分布。(2)非接觸爆炸荷載下,擬合得到的超壓計(jì)算公式與經(jīng)驗(yàn)公式基本相符,可供墩柱爆炸防護(hù)設(shè)計(jì)參考；防護(hù)后墩柱的剛度大于未防護(hù)墩柱的剛度；防護(hù)后墩柱受到的內(nèi)力小于未防護(hù)的墩柱；小藥量爆炸時(shí),墩柱首先產(chǎn)生彎曲變形,大藥量爆炸時(shí),墩柱柱底剪切破壞,主要受到?jīng)_量的作用。(3)接觸爆炸荷載下,墩柱產(chǎn)生局部沖剪與侵蝕破壞；鋼管防護(hù)與CFRP防護(hù)能有效地提高鋼筋混凝土墩柱的抗爆性能,且鋼管對(duì)墩柱的防護(hù)效果更佳。(4)建立的爆炸非線性有限元模型能夠有效地預(yù)測(cè)不同防護(hù)方式下鋼筋混凝土墩柱非接觸爆炸和接觸爆炸下的動(dòng)力性能,數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合,可用于防護(hù)墩柱的抗爆分析。(5)依據(jù)墩柱的局部破壞和整體破壞,提出了鋼筋混凝土墩柱的抗爆防護(hù)概念設(shè)計(jì)建議；依據(jù)墩柱的彎曲破壞和剪切破壞,提出了鋼筋混凝土墩柱的抗爆防護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)建議；可供實(shí)橋墩柱防護(hù)設(shè)計(jì)參考。
【關(guān)鍵詞】：爆炸荷載模型 鋼筋混凝土墩柱 鋼管防護(hù) CFRP防護(hù) 爆炸試驗(yàn)研究 爆炸數(shù)值模擬 非接觸爆炸 接觸爆炸 抗爆防護(hù)設(shè)計(jì)建議
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TU375;TU352.13
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.1.1 爆炸的嚴(yán)重危害11-12
• 1.1.2 橋梁結(jié)構(gòu)抗爆防護(hù)的重要性12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展13-19
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)抗爆防護(hù)技術(shù)規(guī)程13-14
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)抗爆防護(hù)14-15
• 1.2.3 爆炸試驗(yàn)加載方式15-16
• 1.2.4 墩柱抗爆防護(hù)試驗(yàn)16-17
• 1.2.5 墩柱抗爆防護(hù)數(shù)值模擬17-19
• 1.3 墩柱抗爆防護(hù)研究存在的問(wèn)題19
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第二章 墩柱爆炸荷載模型21-39
• 2.1 炸藥爆炸荷載21-24
• 2.1.1 爆炸荷載分類(lèi)21-22
• 2.1.2 爆炸沖擊波22-23
• 2.1.3 爆炸荷載的主要參數(shù)23-24
• 2.2 爆炸荷載計(jì)算24-28
• 2.2.1 沖擊波對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞作用參數(shù)24
• 2.2.2 沖擊波比沖量的計(jì)算24-26
• 2.2.3 沖擊波超壓峰值的計(jì)算26-28
• 2.3 爆炸荷載與結(jié)構(gòu)的相互作用28-30
• 2.3.1 爆炸沖擊波的反射作用28-29
• 2.3.2 爆炸沖擊波的繞射作用29-30
• 2.4 爆炸荷載的模擬30-36
• 2.4.1 有限元模型建立30-31
• 2.4.2 模型驗(yàn)證31-32
• 2.4.3 爆炸荷載分析32-36
• 2.5 近場(chǎng)爆炸荷載模型36-37
• 2.6 小結(jié)37-39
• 第三章 鋼筋混凝土墩柱爆炸防護(hù)試驗(yàn)39-55
• 3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>39
• 3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)39-50
• 3.2.1 試件設(shè)計(jì)39-41
• 3.2.2 試件制作及防護(hù)41-43
• 3.2.3 邊界約束體系設(shè)計(jì)43-44
• 3.2.4 測(cè)點(diǎn)布置及測(cè)試系統(tǒng)44-48
• 3.2.5 材料特性48-50
• 3.3 試驗(yàn)加載工況50-52
• 3.4 試驗(yàn)過(guò)程52
• 3.5 安全措施52
• 3.6 小結(jié)52-55
• 第四章 鋼筋混凝土墩柱爆炸防護(hù)試驗(yàn)結(jié)果分析55-75
• 4.1 墩柱試驗(yàn)破壞現(xiàn)象55-59
• 4.1.1 非接觸爆炸55-56
• 4.1.2 接觸爆炸56-59
• 4.2 墩柱迎爆面壓力分析59-65
• 4.2.1 有效超壓時(shí)程曲線59-63
• 4.2.2 不同比例距離(藥量)下超壓時(shí)程分析63
• 4.2.3 超壓峰值與比例距離的關(guān)系63-64
• 4.2.4 不同高度下超壓時(shí)程分析64-65
• 4.3 墩柱加速度響應(yīng)分析65-70
• 4.3.1 加速度峰值沿高度的分布66-68
• 4.3.2 不同比例距離(藥量)下加速度響應(yīng)分析68-70
• 4.4 墩柱鋼筋應(yīng)變響應(yīng)分析70-73
• 4.4.1 不同比例距離(藥量)下鋼筋應(yīng)變時(shí)程分析70-71
• 4.4.2 不同鋼板厚度下鋼筋應(yīng)變時(shí)程分析71
• 4.4.3 不同CFRP層數(shù)下鋼筋應(yīng)變時(shí)程分析71-72
• 4.4.4 不同防護(hù)方式下鋼筋應(yīng)變時(shí)程分析72-73
• 4.5 小結(jié)73-75
• 第五章 鋼筋混凝土墩柱爆炸防護(hù)數(shù)值分析75-103
• 5.1 爆炸模擬軟件簡(jiǎn)介75-76
• 5.2 爆炸模擬控制參數(shù)76-82
• 5.2.1 爆炸荷載施加76-77
• 5.2.2 單元類(lèi)型77-78
• 5.2.3 材料動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型78-81
• 5.2.4 沙漏控制81-82
• 5.3 爆炸模型建立與驗(yàn)證82-87
• 5.3.1 模型建立及邊界條件82-84
• 5.3.2 加速度響應(yīng)驗(yàn)證84
• 5.3.3 試驗(yàn)現(xiàn)象比較84-87
• 5.4 非接觸爆炸模擬結(jié)果分析87-97
• 5.4.1 墩柱橫向位移響應(yīng)分析87-93
• 5.4.2 鋼筋應(yīng)變分析93-95
• 5.4.3 墩柱的破壞模式95-97
• 5.5 接觸爆炸模擬結(jié)果分析97-102
• 5.5.1 接觸爆炸墩柱破壞現(xiàn)象分析97-99
• 5.5.2 鋼筋應(yīng)變分析99-102
• 5.6 小結(jié)102-103
• 第六章 鋼筋混凝土墩柱抗爆防護(hù)設(shè)計(jì)建議103-111
• 6.1 鋼筋混凝土墩柱的破壞形式103-105
• 6.2 鋼筋混凝土墩柱抗爆防護(hù)概念設(shè)計(jì)105-107
• 6.2.1 鋼筋混凝土墩柱抗爆防護(hù)設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)105
• 6.2.2 鋼筋混凝土墩柱抗爆防護(hù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)105-106
• 6.2.3 鋼筋混凝土墩柱抗爆防護(hù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與步驟106-107
• 6.3 鋼筋混凝土墩柱抗爆防護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)107-108
• 6.4 小結(jié)108-111
• 第七章 結(jié)論與展望111-113
• 7.1 主要結(jié)論111
• 7.2 研究展望111-113
• 參考文獻(xiàn)113-117
• 致謝117-119
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷119

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本文編號(hào)：676971