论文部分内容阅读
近年来,世界范围的各类恐怖袭击事件不断发生,其中,爆炸恐怖袭击事件造成危害最为严重,且各种爆炸事故发生率逐年上升,给各种建筑设施造成严重破坏,钢筋混凝土梁、板类构件作为建筑设施的重要组成部分,考虑钢筋混凝土梁、板类构件在爆炸荷载作用下的动态响应具有重要的意义。碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer)由于其独特的力学性能、良好的粘合性、耐热性和抗腐蚀性等特点得以广泛应用于土木工程结构加固中。本文以爆炸作用下CFRP加固钢筋混凝土T梁作为研究对象,研究了其动态响应特性,并进行了参数化分析,主要研究工作如下:1.总结了国内外对爆炸荷载作用下梁、板类构件的动力响应研究现状,通过对爆炸的基本现象、爆炸冲击波和结构抗爆设计研究,奠定了理论研究基础;2.利用ANSYS/LS-DYNA对自由空气下TNT炸药爆炸过程进行了数值模拟,对比数值模拟结果和各经验公式的计算结果,验证了本文数值模型参数的准确性;3.利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立了钢筋混凝土T梁—CFRP材料—空气域—TNT炸药的全耦合模型,进行爆炸荷载下钢筋混凝土T梁的数值模拟,分析其动态力学性能,包括混凝土的等效应力、第一主应力、压力、位移、钢骨架位移以及CFRP材料的等效应力和第一主应力;4.考虑不同参数对CFRP加固钢筋混凝土T梁的动态响应的影响,主要分析了CFRP外贴形式、CFRP厚度、炸药当量、TNT相对于跨中不同水平距离和垂直距离等因素对CFRP加固钢筋混凝土T梁抗爆性能的影响。结论表明:最有利于提高钢筋混凝土T梁的加固方式为顶部和底部同时粘贴CFRP;最适合的CFRP加固厚度为0.3mm;随着炸药量的增加,梁的峰值位移逐渐增大,当引爆1640g炸药量时,梁由于其张力和弯曲变形而被破坏。当炸药量大于1640g时,梁由于弯曲和剪切变形而被破坏,故合理炸药量为1640g;对于水平爆破距离,随着水平爆破距离的增加,梁跨中节点的位移峰值逐渐减小,爆炸波对跨中节点的位移影响逐渐减弱。梁跨中节点的速度随着与梁跨中的水平爆炸距离的增加而变化越来越大;对于垂直爆破距离,随着垂直距离的增加,跨中底部节点的位移变化的振幅变大,当垂直爆炸距离为70cm时,速度达到最大值,得到了垂直爆炸距离为70cm时T梁的最大损伤程度。