强震作用下砌体结构倒塌过程仿真分析

四川汶川地震中大量砌体房屋倒塌,造成巨大人员伤亡。为研究和预防砌体结构震害,本文概述了多层砌体房屋的主要震害特点,研究了砌体结构地震倒塌分析方法、失效单元与结构倒塌等关键技术问题。利用动力有限元程序LS-DYNA模拟了砌体结构的倒塌过程。仿真计算的结果与真实倒塌过程吻合较好,说明通过合理选取计算参数和计算模型,可以对这种特殊的复杂破坏过程进行模拟分析和仿真。通过再现倒塌过程,发现了结构在强震作用下的薄弱环节,为提高砌体结构抗震性能研究、建立结构防倒塌机制提供了有力的技术支撑。

210m钢筋砼烟囱爆破倒塌过程测量分析

以某特大钢筋混凝土烟囱定向爆破工程为研究对象,采用高速摄影、应力应变测量两种测量手段,对烟囱爆破倒塌过程进行实验研究,获取倾倒过程中的各种运动参量。数据对比分析结果表明,烟囱倾倒过程分为爆破切口形成、整体下坐、定轴转动、局部折断、冲击撞地五个阶段。

高架桥爆破拆除倒塌过程数值模拟研究

采用数值模拟方法对建筑物倒塌过程的研究不仅可以体现倒塌过程的力学本质,而且还可对倒塌过程进行结果预测或对建筑物的倒塌过程进行再现,反映建筑物的倒塌破坏规律。以某高架桥为例,分析和探讨了拆除爆破中高架桥倒塌数值模型的建立方法,采用有限元软件LS-DYNA对高架桥的倒塌过程及桥体解体破碎情况进行了数值模拟,为有限元法在高架桥结构爆破拆除数值模拟中的实际应用提供理论依据和技术支持。

ANSYS软件对约束砌块墙片倒塌过程的模拟分析

通过约束砌块砌体在水平力和竖向力作用下破坏过程的分析,认为砌块砌体的破坏是砌块克服砌块和砂浆之间的摩擦产生滑移而引起的。利用大型通用计算程序ANSYS中的接触单元(contact)可以进行仿真计算,计算结果证明了以上的观点。

钢筋混凝土框架结构地震倒塌过程模拟分析

为研究钢筋混凝土框架结构倒塌模式,指导抗震设计。概述了钢筋混凝土框架结构的主要震害特点,并借助动力有限元软件LS-DYNA对三层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤演化直至倒塌过程进行模拟。通过对参数和模型的选取,再现真实的倒塌过程,证明了柱角端是结构的薄弱环节,仿真结果和真实倒塌过程较好的吻合。

多层框架结构地震倒塌过程仿真分析

破坏过程的计算机仿真可以反映结构的薄弱部位、破坏机理和破坏特征。对这一领域的成果和存在的问题进行了综合分析,提出了解决问题的方向。利用动力有限元程序LS-DYNA模拟了框架结构的倒塌过程。仿真计算的结果与真实倒塌过程吻合较好,说明通过合理选取计算参数和计算模型,可以对这种特殊的复杂破坏过程进行模拟分析和仿真。通过预演或再现倒塌过程,发现了结构在强震作用下的薄弱环节,为提高框架结构抗震性能研究、建立结构防倒塌机制提供了有力的技术支撑。

复杂环境下楼房倒塌过程的计算机模拟

使用ANSYS/LS-DYNA软件对某厂办公楼爆破拆除过程进行了数值模拟。采用SOLIDl64单元MAT_BRITTLE_DAMAGE材料建立了以钢筋混凝土为主的整体式有限元模型,用MAT_ADD_EROSION关键字控制爆破切口的形成和材料的失效,爆破切口形成过程由"时间"开关控制。模拟了办公楼的爆破拆除倒塌过程、倒塌形成的爆堆和倒塌触地后与周围建筑物的距离及倒塌过程中的整体应力分布等,并与实际爆破效果进行了比较,证明了计算机模拟是合理可行的,对具体实际工程具有一定的指导意义。

钢排架结构物线性聚能爆破失稳倒塌过程动力学分析

主要研究了钢排架结构物在线性聚能切割作用下倒塌过程中结构的状态变化、影响结构变化的主要因素、主要构件的运动状态。分析了梁柱连接件 (螺栓连接 )的动力响应 ,据此建立了梁的动力响应方程 ,并分析了方程的初值与边界条件 ,对一个具体情况利用有限差分法求出了方程的数值解。将倒塌过程的分析结果应用于爆破方案设计中 ,确定爆破的失稳部位与解体部位 ,以及起爆顺序 。

基于AEM法的爆破拆除倒塌过程的数值模拟

利用应用单元法(AEM法),以含填充墙的某多层框架结构定向爆破拆除为例,进行倒塌过程的数值模拟。结果表明:在框架结构爆破切口形成后,结构由于重力作用逐渐沿横向偏转,并在横向最外侧的一排柱上形成活动铰,产生翻转倒塌,模拟结果与实际倒塌结果基本相符。在倒塌的过程中,结构爆破切口的横向很快进入大变形倒塌,同时引起横向隔墙的平面失去稳定而倒塌。落地的倒塌碎块,在纵向产生150kN左右的峰值冲击力,在横向产生30~50kN的峰值冲击力。基于仿真结果,可以定量设置防护措施,避免安全隐患。

建筑结构倒塌过程模拟与防倒塌设计

在建筑物发生倒塌的过程之中会出现一些确定的数据,施工企业为防止建筑物的倒塌就会在施工前对这些数据进行对比和分析,为将来的施工作业提供一份参考,本篇文章就通过建筑结构的性能数据进行模拟的方法进行了试验和综合的分析,以离散单元法中所提出的结构倒塌模型为基本的理论基础。并做了对混凝土试块之间相互碰撞的力学试验,并对所扩展的数据分析总结,建立起了混凝土试块在不同的碰撞方式之下的计算方式。为了提高设计计算的精度及效率,所以就使用的多尺度的模拟分析,还对在不同的荷载效应下建筑结构的防倒塌设计方法进行了总结和分析。本片论文以离散单元法为基础和依据进行了综合的分析和探讨,对其中的问题进行了阐述,并且通过它们之间数值的对比做出了解决问题的措施和方案。

混凝土组合剪力墙结构建筑倒塌过程的模拟与防倒塌设计

分析对混凝土组合剪力墙结构性能的数值模拟方法,基于离散单元法提出结构倒塌分析的理论模型。针对混凝土组合剪力墙内的局部破坏作用,在分析构件反应的基础上采用离散单元法对结构平面倒塌过程进行了数值模拟通过试验研究了混凝土块体间碰撞的力学行为,并结合扩展的数值分析建立混凝土块体在碰撞形式下的计算模型。分析地震作用下混凝土组合剪力墙框架结构及砌体结构空间倒塌过程。通过图形建模技术,实现混凝土组合剪力墙结构倒塌过程数值模拟。模拟结果与振动台模型试验结果及工程实测结果比较表明,所采用的离散单元法适合混凝土组合剪力墙结构大变形阶段的分析。同时对不同荷载及作用下建筑结构抗倒塌设计方法进行了总结,并指出混凝土组合剪力墙结构参数对抗连续倒塌性能的影响及实用的防连续倒塌设计方法。

公铁两用斜拉桥强地震作用下的连续倒塌过程数值模拟

为获得大跨度斜拉桥在强地震作用下的倒塌过程及破坏机理,本文基于显式动力有限元法,以某公铁两用钢桁架梁斜拉桥为工程实例,建立了该斜拉桥的倒塌破坏分析的数值模型,探讨了地震波作用于水平纵向的倒塌破坏全过程。结果表明,首先辅助墩屈服破坏进而导致辅助墩顶支座失效,其次是边墩进入屈服状态,同时边墩上的支座因过大的纵向位移而超出支座限位而失效,最后由于主塔的屈服破坏而导致整体结构的倒塌破坏,在倒塌破坏过程中伴随着少量斜拉索的断裂失效;分析倒塌过程中的破坏构件可以看出,对倒塌破坏起关键作用的构件及破坏位置为辅助墩墩底、边墩墩底、边墩支座、主塔上、下横梁连接部位及主塔底部,而斜拉索是在主塔屈服倒塌过程中伴随出现破坏的,因此斜拉索构件可以认为不属于倒塌破坏的控制性构件。分析结果为大跨度公路及铁路斜拉桥的抗倒塌设计与地震易损性分析提供了理论依据。

浅谈切口形状对烟囱拆除爆破倒塌过程的影响分析

目前,对于一些体积较大的烟囱拆除工作,通常都会利用爆破拆除法,该方法可以提高烟囱拆除效率.相关工作人员可根据烟囱倒塌时间和速度来判断爆破工程质量是否与相应的规范标准相吻合.也可利用计算机技术,构建烟囱拆除爆破过程模型.通过模型来确定烟囱切口形状,并结合不同切口形状来分析其对烟囱爆破倒塌过程的影响.进而制定最佳拆除方案,保障烟囱爆倒塌过程的安全性.本文就着重分析了切口形状对烟囱拆除爆破倒塌过程所产生的各种影响.

双柱墩混凝土梁桥爆破拆除倒塌过程与机理研究

为了揭示双柱墩混凝土梁桥爆破拆除倒塌规律及损伤特征,采用理论分析和试验研究的手段,开展实桥爆破拆除研究,分析爆破拆除过程中主梁倒塌运动规律,建立有限元模型对比分析考虑扭转作用与不考虑扭转作用的逐跨倒塌爆破方案,探究主梁倒塌过程与碰撞损伤机理,并进行参数化分析,研究爆破延时对塌落损伤程度的影响。结果表明:本文提出的爆破延时上下限取值方法切实可行,上限可使塌落全过程可控,下限则可避免塌落振动叠加的不利影响;在爆破拆除逐跨倒塌过程中,主梁与地面会发生多次碰撞,且主梁动能向内能的转换主要发生在前两次碰撞过程中;与无扭转效应的爆破拆除方案相比,考虑扭转效应的方案通过优化墩柱拆除顺序控制主梁触地碰撞姿态,利用塌落冲击对主梁的扭转与剪切作用,提升梁体的碰撞损伤程度与拆除效果;在爆破延时取值范围内,主梁底板的塌落损伤程度会随着延时取值变大而提高。

砌体结构倒塌全过程的颗粒流数值模拟

为研究砌体结构在地震作用下的倒塌机理,本文通过PFC2D(Particle Flow Code,PFC)颗粒流软件建立一个三层两跨砌体模型,输入地面震动波,模拟砌体结构在地震作用下的倒塌。结果表明:通过设置合理的模型参数,使用PFC2D软件可以较好地模拟砌体倒塌的全过程。通过对模型的裂纹分布、应力应变及位移等进行分析,较好地反映出砌体结构在地震作用下构件开裂、失效、局部倒塌到整体倒塌的全过程。可以定性了解砌体结构在强震作用下的薄弱部位:边缘墙破坏更严重,底层墙体比上层严重,砌体房屋门窗洞口四角处更易发生破坏。PFC2D颗粒流软件有计算速度快和易实现大规模计算的优点,应用范围广泛。使用该软件并将其应用于建筑物的动态灾变过程研究,能够找出结构的易损部位,方便设计人员采取针对性措施来提高其抗震性能,也能为多层砌体结构建筑的抗震加固提供依据。

极罕遇地震下单跨框架结构倒塌破坏机理研究

随着第五代GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》中极罕遇地震概念的提出,有必要探讨在极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理。利用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对单跨框架结构在极罕遇地震作用下的倒塌过程进行模拟,通过合理选取参数和模型,再现单跨框架结构倒塌破坏的全过程,揭示极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理,为既有单跨框架结构的鉴定与加固提供理论依据。结果显示:在极罕遇地震作用下与多跨结构相比单跨框架结构抗震防线单薄,结构冗余度不足,且结构底层柱端出现塑性铰是引起单跨结构倒塌的主要原因。

钢筋混凝土烟囱爆破拆除倒塌与受力过程研究

以高速摄影监测、数值模拟结果为基础，对钢筋混凝土烟囱爆破拆除倒塌过程及保留筒壁受力过程与状态进行综合分析研究。烟囱倒塌经历爆破切口形成、中性轴形成、定轴转动及塌落触地4阶段。爆破切口形成后保留筒壁须有0．5～3．0 s稳定阶段保证在荷载重新分布过程中中性轴的稳定形成。爆破切口形成后初始短时间内保留筒壁均承受压应力，随中性轴形成出现受压、受拉区；定向窗锐角顶点处应力集中程度较高，先发生破坏，且内侧承受压应力大于外侧。该研究对进一步完善钢筋混凝土烟囱精确爆破拆除理论具有重要的现实意义。

建筑爆破倒塌过程的摄影测量分析系统

本文将近景摄影测量分析系统引入工程爆破领域,对建筑物倒塌过程的运动轨迹进行测量分析。本分析系统用非量测用摄影机采集建筑爆破倒塌过程的影像,用直接线性变换解法解析图像,再进行专业化的数据后处理,获得建筑物倒塌过程的构件(或部分结构体)的运动学和动力学参数以及爆破后座、动能、势能、机械能损失率等引申物理量,从而实现各种爆破效果评价参数的定量分析。实践证明基于非量测用摄影机的建筑爆破倒塌过程的摄影测量分析系统是经济可行的,能够满足工程分析的精度要求。

基于离散元的钢混结构倒塌全过程分析

钢筋混凝土框架结构倒塌过程中,结构由连续状态过渡到非连续状态,构件发生断裂、碰撞,各单元排列“失序”,常用的数值计算方法难以模拟出完全分离单元间的碰撞和堆积状态。文中利用改进的离散单元建立结构模型,确立构件断裂准则及碰撞准则,编制计算程序,检索碰撞单元,对结构倒塌全过程进行数值模拟,计算结果与混凝土框架结构爆炸倒塌试验结果一致,为离散单元法在混凝土框架结构倒塌全过程数值分析提供参考。

RC框架结构地震倒塌及其废墟影响范围研究

钢筋混凝土框架结构作为一种通用结构形式,已经广泛应用于国内外的土木建筑行业,随着框架结构的应用和发展,对其所开展的研究工作也非常深入和全面.然而,目前对于框架结构地震倒塌及其倒塌后对周边造成影响范围的研究依然是难点之一,且对该方面的研究还非常少.针对Abaqus软件本身材料模型在倒塌阶段适用性差的问题,本文基于Vumat子程序开发了与应变率相关的混凝土、钢筋材料大应变本构关系模型,并通过与实验数据的对比验证了所开发材料模型的准确性.利用开发的本构关系模型,建立了四层钢筋混凝土框架结构,基于单元删除法模拟了框架结构在地震动作用下的倒塌全过程,对结构的倒塌机理及其倒塌后的影响范围进行了分析.结果表明:底层轴压比较大的框架柱会率先破坏,水平地震动的破坏作用主要体现在柱脚部位而竖向地震动则主要体现在框架柱的中上部位;竖向地震动对结构倒塌时的侧移及梁、板、柱的破坏状态及废墟分布有很大影响;不同地震作用下,框架结构的倒塌影响范围高度比一般在0.5以内.