论文部分内容阅读
为了研究汽车撞击作用下钢筋混凝土柱及钢筋混凝土框架结构的动态响应、损伤机理、破坏模式及简化模型,本文运用大型通用分析软件ANSYS/LS-DYNA建立了不同柱高、承受不同竖向荷载的钢筋混凝土柱及不同跨度的钢筋混凝土框架结构的数值模型。在汽车撞击作用下,对比了不同参数对钢筋混凝土柱的影响,分析了钢筋混凝土框架结构的损伤机理和倒塌模式,研究了钢筋混凝土框架结构的简化模型。(1)通过模拟轻型卡车撞击刚性墙面的试验,验证了本文所用的轻型卡车模型的可靠性;通过模拟钢筋混凝土梁的落锤试验,验证了本文所建的钢筋混凝土柱和框架结构有限元模型的可靠性;通过模拟中型货车撞击防撞柱的试验,验证了有限元模拟汽车与柱之间相互作用的有效性。(2)研究了钢筋混凝土柱的高度、柱顶竖向荷载、汽车碰撞方式等参数对钢筋混凝土柱的动态响应和损伤破坏的影响。结果表明:被撞柱越高,其动力反应越大,损伤破坏越严重;一定范围内的竖向荷载,在一定程度上能提高被撞柱的斜截面承载力,增强其抗撞性能;但是超过一定限度后,柱顶竖向荷载的二阶效应会增强被撞柱的动力响应,加速其破坏;侧向碰撞时,汽车车身发生偏移和扭转,与被撞柱的相互作用力减小,但被撞柱会受到双向力和扭矩作用,破坏更加严重。倒车碰撞时,被撞柱的损伤破坏比车头撞击下更加具有危害性。(3)研究了不同跨度下钢筋混凝土框架结构的角柱和边中柱分别在汽车不同速度撞击下的动态响应及损伤机理。结果表明:在汽车同一速度撞击下,汽车撞击角柱和边中柱的损伤破坏过程基本相同;碰撞力峰值与汽车撞击速度呈线性关系;我国规范对汽车等效碰撞力的取值略偏于不安全;被撞柱柱底发生弯剪破坏,柱顶发生剪切破坏;相邻的梁柱节点和梁板交界部位损伤破坏最为严重;框架结构的动力反应具有局部性,发生了局部倒塌。汽车撞击作用对钢筋混凝土框架结构的影响只与被撞柱及周围相邻构件有关,与远端结构无太大关系。(4)研究了钢筋混凝土框架结构在汽车撞击作用下的简化模型,提出了一种等效的边界约束条件来简化整体框架结构。结果表明:汽车撞击钢筋混凝土框架结构的角柱和边中柱模型可以有效的简化为汽车撞击边中柱的局部结构模型;在条件不具备、精度要求不高的情况下,可以简化为柱脚固端约束、柱头铰接约束的单柱模型。