發(fā)布時間：2020-11-13 21:18

　　 典型的重大爆炸事故造成了嚴重的人員傷亡及財產損失。爆炸作為一種特殊的災害,一方面產生的碎片及巨大的沖擊波會直接造成人員的傷亡,另一方面爆炸沖擊波會導致建筑物損壞甚至倒塌,因此建筑結構的抗爆性能已成為結構設計的重要環(huán)節(jié)。鋼管混凝土(CFST)柱具備良好的軸壓承載性能、延性,抗爆性能優(yōu)良,在防護工程中應用越來越多。對于結構在抗爆能力方面的研究分析,主要的內容在于兩點,第一點是結構在受到爆炸作用后的位移、破壞模式等動力響應分析,第二點是作為結構框架的結構柱在受到爆炸作用后的損傷評估分析。針對上述問題,主要研究內容如下:(1)通過運用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件對課題組此前所完成的CFST柱爆炸試驗進行分析,建立爆炸荷載下CFST柱爆炸全過程有限元模型。利用爆炸試驗典型構件的位移時程曲線、超壓時程曲線以及沖量時程曲線,對建立的有限元模型參數(shù)進行修正,結果表明誤差均在合理的范圍之類,該全過程數(shù)值模擬可有效地模擬爆炸試驗的整個過程。(2)采用統(tǒng)計學方法得到各比例距離下具有90%保證率的爆炸沖量,并擬合得到關系曲線。基于爆炸沖量,采用等效單自由度(SDOF)法分別對方形、圓形CFST柱在爆炸荷載作用下的動態(tài)響應進行理論分析,計算得到CFST框架柱的柱中最大側向撓度,通過將計算結果與課題組的爆炸試驗結果進行對比來驗證該理論分析方法的準確性,并基于參數(shù)分析結果給出了爆炸荷載下構件最小安全防護距離計算方法。結果表明:簡化的理論分析方法可用于計算構件柱中最大撓度,且計算結果相較試驗結果偏于安全。給定任意CFST柱的特征參數(shù),運用理論分析與預測公式可計算得到柱構件在爆炸荷載作用下的柱中側向撓度。參數(shù)分析的結果說明適當?shù)脑黾又妮S壓比可以導致CFST柱剛度和強度的增加,軸壓比、套箍系數(shù)和比例距離對CFST柱的抗爆性能具有顯著的影響。(3)分別采用數(shù)值模擬法和等效單自由度法基于支座轉角位移損傷評估準則建立了圓形CFST柱構件的壓力-沖量(P-I)曲線圖,分析各參數(shù)對P-I曲線及其超壓漸近線和沖量漸近線的影響。研究表明:支座轉角評估準則可以有效的反映爆炸荷載作用下CFST柱的破壞程度。數(shù)值模擬CONWEP算法和等效單自由度法均能較好的得到CFST柱在爆炸荷載作用下的P-I曲線圖,但數(shù)值模擬法得到的P-I曲線在沖量漸近線附近有向右上方上揚趨勢,單自由度法得到的P-I曲線在數(shù)值模擬法的左下方,單自由度法具有更高的安全冗余度。CFST柱高與各漸近線呈反比例關系,即隨著柱高的增加,超壓漸近線值、沖量漸近線越來越小;隨著CFST柱軸壓比的增加,構件的超壓漸近線值、沖量漸近線值先增大后迅速減小;CFST柱壁厚、鋼材強度和混凝土強度與各漸近線呈正比例關系,即隨著各參數(shù)的增加,超壓漸近線值、沖量漸近線值越來越大。
【學位單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU398.9
【部分圖文】：

1圖 1-1 恐怖襲擊爆炸事故事故主要集中在化工廠燃料爆炸、居民樓燃氣爆炸、礦場瓦斯爆炸等等管理不規(guī)范、生產操作不規(guī)范等導致了諸多安全隱患，最終導致意外爆14 年 8 月 2 日，昆山市粉塵爆炸事故，2015 年 8 月 12 日，天津濱海新生爆炸，是國內代價最高的災難事件之一，爆炸總能量為 421 噸 TNT 當

圖 1-2 國內爆炸事故混凝土(Concrete Filled Steel Tubuar ,簡稱 CFST)構件具備良好的軸壓承載構件體積小，自重輕；抗震性能好；耐火性能優(yōu)異；施工速度快等優(yōu)點[層和超高層建筑中的框架柱構件，大范圍應用于深圳賽格廣場、廣州合景、天津津塔和廣州西塔等知名建筑。鋼管混凝土具有良好的抗爆性能，一、強度高、延性好，能吸收較多的爆炸能量，二是鋼管能有效的阻止核心高速飛散，三是核心混凝土破壞時向四周膨脹，從而限制鋼管發(fā)生屈曲，脆性破壞。會導致建筑結構的損傷甚至倒塌，嚴重危害了建筑物內人員的生命安全和此對于建筑結構在爆炸荷載作用下的破壞機理進行研究分析，進而采取合是非常必要的。當前國內沒有提出相應的抗爆設計規(guī)程，對于建筑結構的于起步階段，還存在很多問題需要解決。由于爆炸荷載作用引起的結構破構件如梁、板、柱等受力構件的破壞，然后在結構受力改變之后引起鄰近

FST 柱最大撓度(有軸壓)CFST 柱最大撓度(無軸壓)CFST 柱最大撓度多參數(shù)公式擬合P-I 曲線對比分析P-I 曲線損傷分析LS-DYNA 數(shù)值模擬CONWEP 算法理論分析數(shù)值模擬
【參考文獻】

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本文編號：2882658