CFRP加固钢筋混凝土板爆炸冲击作用下动力响应分析的数值模拟

运用LS-DYNA非线性有限元软件,建立分离式钢筋混凝土板及CFRP防护材料的三维有限元模型,使用罚函数法实现钢筋-混凝土-CFRP材料的非线性耦合作用;采用ALE多物质流-固耦合算法对比分析普通钢筋混凝土板和外贴CFRP材料的钢筋混凝土板在爆炸冲击荷载作用下的动力响应特性,研究CFRP材料在爆炸荷载作用下对于钢筋混凝土板的防护机理,对比分析CFRP外贴材料厚度、CFPR外贴材料形式对钢筋混凝土板的动态响应的影响,并通过现有试验成果证明了数值模拟的可靠性。研究结果表明,CFRP材料起到的作用更多是增强钢筋混凝土结构的整体性,而不是降低高压冲击波对于混凝土结构的损伤效应,外贴CFRP条带可以明显延缓混凝土裂缝的发展趋势,延缓结构的破坏时间。CFRP材料真正发挥其作用是在混凝土裂缝扩展的后期,并且CFRP外贴材料越厚,在爆炸冲击荷载作用下,这种抵抗混凝土区域裂缝扩展的效果越明显。不同外贴形式的CFRP材料对钢筋混凝土板的影响具有差异性,中间加密型的防护效果最好、均匀分布型防护效果次之、边缘加密型的防护效果相对较差。研究结果可以为钢筋混凝土结构抗爆设计提供参考依据。

近爆下泡沫混凝土复合结构在地下洞室的抗爆特性数值研究

为研究近爆作用下带泡沫混凝土复合结构的地下洞室的抗爆性能,基于LS-DYNA非线性有限元软件,建立了TNT炸药-围岩-锚杆-衬砌结构-空气的爆炸效应全耦合模型。应用ALE多物质流固耦合算法对比分析了普通衬砌结构洞室和带泡沫混凝土夹层的衬砌结构洞室的重要控制测点的应力、空气层压力和位移。测点峰值应力与TM5-855-1的经验公式吻合良好,证明了数值模拟的可靠性。数值研究结果表明,相比普通混凝土夹层,泡沫混凝土夹层能够有效地削弱爆炸冲击波的传播,大幅降低洞室内部空气的压力峰值,降低超压对人体器官的损伤,提高洞室内部人员的生存几率;采用泡沫混凝土夹层的衬砌需加强拱顶区域的刚度以降低顶底板相对位移差。研究结果为地下洞室抗爆设计提供了参考依据。

型钢混凝土柱框架-核心筒结构抗震性能研究

为了研究型钢混凝土柱框架-核心筒结构体系的抗震性能,建立了钢筋混凝土柱框架-核心筒结构模型以及两种型钢混凝土柱框架-核心筒结构模型,对三个模型进行了模态分析、多遇地震下的反应谱分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析.结果表明,采用型钢混凝土柱的结构,结构的自振周期、侧向位移更小;罕遇地震下,型钢筋混凝土柱框架-核心筒结构减缓了框架柱的屈服破坏进程,减轻了框架部分柱的屈服破坏程度,地震承载能力更强、抗震性能更好.