近爆作用下钢筋混凝土结构的抗爆性能研究

论文摘要

随着经济的持续发展和全球化进程的加快,工业生产问题和人为爆炸事故不断增多,加之近年来一系列恐怖袭击等突发事件的发生,使得建筑结构的抗爆设防问题受到广泛的关注。当前大部分建筑都是钢筋混凝土结构,承担着重要的经济社会功能和军事用途,开展钢筋混凝土结构的抗爆性能研究,有着重要的意义,以期采用合理的方法最大限度地减轻未来灾害可能造成的破坏,使建筑物更加安全可靠,保护人类生命财产安全。本文首先对自由空气中爆炸荷载进行了校核,并综合比较了国内外钢筋和混凝土材料本构模型的基础上,对近爆作用下钢筋混凝土结构的抗爆性能进行了较为系统的研究,主要研究工作概述为以下几个方面:(1)在结构物遭受爆炸作用的毁伤分析中,关键是如何确定爆炸荷载作用的方式和大小。本文基于已有的自由空气中爆炸荷载实验数据资料和经验公式,对数值模拟得到的爆炸荷载进行了校核,提出了改进自由空气中爆炸荷载数值模拟精确性的方法。(2)分析总结了与应变率相关的混凝土材料动态本构模型,指出了各种材料模型的使用范围和优缺点,建立了适合模拟高加载速率下钢筋和混凝土材料的动力本构模型。(3)在Malvar混凝土本构模型的基础上,利用AUTODYN软件的用户自定义材料模型接口程序进行了二次开发。模型可以考虑混凝土的拉压损伤和应变率效应,其可行性和有效性在数值模拟工作中得到了检验。(4)采用AUTODYN软件对钢筋混凝土板、柱和框架结构的抗爆性能进行了数值模拟,通过不同爆炸荷载作用下动力响应和破坏模式的比较,分析了近爆区爆炸荷载的规律。研究了多层框架结构在近爆作用下的整体变形与破坏特征,为今后建筑结构的抗爆防护设计提供了理论依据。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目次
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 自由空气中爆炸荷载的数值模拟分析
• 2.1 基于经验公式的冲击波参数
• 2.2 数值模型
• 2.3 结果分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 材料动态本构模型
• 3.1 混凝土动态本构模型概述
• 3.2 Malvar本构模型
• 3.3 RHT动态本构模型
• 3.4 应变率对混凝土强度的影响
• 3.5 钢筋的本构模型
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于AUTODYN软件的混凝土材料动力本构模型开发
• 4.1 用户自定义子程序介绍
• 4.2 流体动力学程序基本控制方程
• 4.3 流体动力学程序算法流程
• 4.4 本章小结
• 第5章 近爆作用下钢筋混凝土结构的抗爆性能研究
• 5.1 近爆作用下钢筋混凝土板的抗爆性能分析
• 5.2 近爆作用下钢筋混凝土柱的抗爆性能分析
• 5.3 近爆作用下钢筋混凝土框架结构的破坏分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 本文主要创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 个人简介
• 硕士在读期间获得荣誉奖励
• 硕士在读期间发表学术论文