爆炸冲击荷载作用下钢管混凝土柱性能研究

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建筑结构除了承受准静态荷载以外,也可能遭受爆炸恐怖袭击、偶然燃气爆炸等各种因素引发的爆炸冲击荷载。在爆炸冲击荷载作用下建筑结构发生的连续性倒塌破坏,往往是由结构中关键构件的失效引起的,这些关键构件的抗爆性能直接影响到整体结构的安全性。研究爆炸荷载作用下结构中关键构件的动力性能并提高其抗爆能力,可以有效的提高整体结构的安全水平。本文针对建筑结构中的钢管混凝土构件在爆炸冲击荷载作用下的动力响应进行了数值分析研究。主要包括以下几个方面:(1)介绍了等效单自由度体系,给出了钢管混凝土构件的单自由度等效体系的推导。虽然对于任意的结构构件及体系都能求出它们相应的变换系数,但是等效单自由度体系方法仅仅对于比较简单的结构体系才是有效的。关键问题是要假设所要考虑的不同变形阶段的变形曲线以及每一阶段的最大抗力,当剪切变形是不可忽略时,确定变形形状、弹簧常数和最大抗力都必须考虑到剪切变形的影响。(2)基于某现场试验数据和材料参数,使用显示动力有限元软件LS-DYNA对爆炸冲击荷载下的钢筋混凝土柱的动力响应进行数值模拟,将数值模拟结果和已有实验分析进行对比,以验证数值模拟模型的准确性。(3)使用验证过的模拟方法,对钢管混凝土柱的动力响应进行数值模拟分析,得出在冲量荷载作用下,钢管混凝土柱倾向于发生剪切破坏;在准静态荷载作用下,钢管混凝土柱则倾向于发生弯曲破坏;在动力荷载作用下,钢管混凝土柱更容易发生弯剪破坏。上述工作为进一步的理论研究奠定了基础,也为具体工程实践提供了重要而有益的借鉴。
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