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【6h】

爆炸荷载作用下钢筋混凝土墙、柱的破坏准则研究

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第1章 绪论

1.1前言

1.2国内外关于爆炸荷载对结构作用的研究现状

1.2.1爆炸作用原理的分析与研究

1.2.2材料在爆炸作用下的反应研究

1.2.3结构构件在爆炸荷载作用下的反应研究

1.3爆炸破坏准则

1.4选题背景

1.5课题来源与研究目的

1.6研究内容和研究方法

第2章 建筑钢筋动力本构关系试验研究

2.1试验研究目的

2.2试验研究方案

2.3试验结果

2.4钢筋的动力本构关系

2.4.1以钢筋力学性能特征值为基础的模型

2.4.2 J-C模型

2.4.3模型误差比较

2.4.4与已有模型比较

2.5本章小结

第3章 爆炸荷载作用下钢筋混凝土构件动力响应试验研究

3.1试验研究目的

3.2试验研究方案

3.2.1试件的设计及制作

3.2.2试验装置

3.2.3测点布置

3.2.4加载制度

3.3试验结果与分析

3.3.1材性试验

3.3.2试验过程及破坏形态

3.3.3应变时程曲线及试验结果分析

3.4本章小结

第4章 爆炸荷载作用下钢筋混凝土构件动力响应数值模拟分析

4.1数值模拟分析目的

4.2显式动力有限元算法

4.2.1有限元软件LS-DYNA简介

4.2.2隐式算法与显式算法简介

4.2.3计算流程

4.2.4主要算法

4.2.5控制方程

4.2.6时间步长计算

4.2.7单点高斯积分和沙漏控制

4.3钢筋混凝土板、梁计算模型的建立

4.3.1钢筋混凝土材料有限元模型

4.3.2单元类型

4.3.3材料本构模型

4.3.4材料的破坏准则

4.3.5几何尺寸

4.3.6边界条件

4.3.7求解设置

4.4试验结果与数值结果比较

4.4.1破坏形态

4.4.2跨中位移

4.4.3应变时程曲线

4.5本章小结

第5章 爆炸荷载作用下钢筋混凝土墙、柱破坏准则

5.1静力下钢筋混凝土压弯构件的破坏准则

5.2爆炸荷载作用下压弯构件的破坏准则定性分析

5.3模拟分析方案

5.4钢筋混凝土墙、柱模型的建立

5.4.1几何尺寸及材料参数

5.4.2边界条件

5.4.3隐式-显式序列求解

5.4.4爆炸荷载时程曲线及施加方式

5.5爆炸荷载作用下钢筋混凝土墙的动力响应分析

5.5.1作用时间对破坏荷载峰值的影响

5.5.2轴力对破坏荷载峰值的影响

5.5.3爆炸荷载作用下钢筋混凝土墙的破坏包络面

5.6爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱的动力响应分析

5.6.1作用时间对破坏荷载峰值的影响

5.6.2轴力对破坏荷载峰值的影响

5.6.3爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱的破坏包络面

5.7本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

附录 试验试件承载力计算

参考文献

致谢

个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果

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摘要

爆炸会引起结构构件损坏乃至结构部分或整体倒塌,进而导致人员伤亡和财产损失,给社会造成经济压力。关键构件的失效是导致结构局部甚至整体倒塌的主要原因。因此研究构件在爆炸荷载作用下的动力响应,得到构件在一定爆炸荷载作用下是否破坏的判断准则,对进一步的结构倒塌研究有着重要的意义。 本文总结了国内外关于爆炸荷载对结构作用的研究现状;由于我国目前建筑用钢在高应变率下的力学性能未见报道,进行了建筑用钢快速拉伸试验。试验结果表明建筑钢筋的力学性能呈率相关性,即随着应变率的增大,建筑钢筋的屈服强度和极限强度提高。经回归分析,给出了以钢筋力学性能特征值为基础的建筑钢筋模型和J—C模型中的参数;鉴于缺乏详细的试验研究数据,进行了爆炸荷载作用下钢筋混凝土板和粱的试验,以研究构件在爆炸荷载作用下构件的动力响应。试验中钢筋最大应变率约为2.5/s,混凝土最大应变率约为1.2/s;试件破坏后板的裂缝形式不同于静载时的对角裂缝,而是在板中部出现方形裂缝并伴有对角裂缝;随着配筋率的增大,梁的裂缝数量增多,宽度减小,主要为跨中的受弯裂缝。采用有限元分析软件对试验试件进行数值模拟,混凝土和钢筋分别采用J—C模型进行模拟,其中J—C模型的参数取自上述建筑用钢快速拉伸试验数据回归参数。通过比较分析验证了数值模拟的准确性。采用经验证的钢筋混凝土墙、柱的有限元模型和数值模拟方法,对不同轴力和不同爆炸荷载作用时间下构件的动力响应进行了分析,得到了不同轴力和不同爆炸荷载作用时间的破坏荷载峰值。墙和柱的破坏荷载峰值随时间增大而减小并渐渐趋于定值;在小偏压破坏时,随着轴力的增大,构件的抗爆炸荷载能力减小,在大偏压破坏时,轴向力的增大反而会提高构件的抗爆炸荷载能力。利用数值分析的数据得出构件的破坏曲面,分别以轴力、荷载作用时间和破坏荷载峰值作为坐标。该曲面可用于确定构件是否破坏,从而为进一步描述结构在爆炸荷载作用下的倒塌过程提供依据。

著录项

  • 作者

    匡昕昕;

  • 作者单位

    同济大学;

    同济大学土木工程学院;

  • 授予单位 同济大学;同济大学土木工程学院;
  • 学科 结构工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 顾祥林,林峰;
  • 年度 2009
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TU375.02;TU312.1;
  • 关键词

    钢混建筑; 钢筋混凝土墙; 爆炸荷载; 屈服强度;

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