【摘要】：在使用過程中鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)可能會(huì)遭遇沖擊荷載作用,如煤氣爆炸、車輛撞擊建筑物和船舶碰撞橋梁或海上設(shè)施等。在沖擊荷載作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的行為是未被充分了解的研究領(lǐng)域,因此研究沖擊荷載作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的行為具有重要意義。目前研究中對(duì)于鋼筋混凝土剪力墻的研究很少,鋼筋混凝土剪力墻作為豎向承重的關(guān)鍵構(gòu)件,一般設(shè)計(jì)中并未考慮平面外的受力,一旦墻體發(fā)生破壞可能造成嚴(yán)重后果。本文通過試驗(yàn)、有限元模擬和參數(shù)分析等方面對(duì)沖擊荷載作用下鋼筋混凝土剪力墻平面外的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了研究,本文的主要研究工作如下:(1)設(shè)計(jì)了可以調(diào)整錘重和錘速的擺錘試驗(yàn)機(jī),并利用擺錘試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行鋼筋混凝土墻體平面外的沖擊試驗(yàn)。本次試驗(yàn)共進(jìn)行4個(gè)試驗(yàn)構(gòu)件的設(shè)計(jì),其中包括2個(gè)現(xiàn)澆墻體和2個(gè)灌漿套筒連接的裝配式墻體,墻體配筋保持相同的配筋率。試驗(yàn)研究了現(xiàn)澆墻體和裝配式墻體在沖擊荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征,相同墻體之間的試驗(yàn)變量為沖擊質(zhì)量。試驗(yàn)中對(duì)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移、沖擊質(zhì)量、各個(gè)測(cè)點(diǎn)的鋼筋和混凝土的應(yīng)變進(jìn)行了測(cè)量,并利用高速攝像機(jī)分別對(duì)墻體背面中部、側(cè)面和墻體正面下端進(jìn)行了錄像,探究沖擊荷載作用下墻體裂縫的發(fā)展過程。最總通過試驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)分析,歸納出沖擊荷載作用下鋼筋混凝土墻體平面外受力的特點(diǎn)。(2)基于本文的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和前人的試驗(yàn)結(jié)果,利用LS-DYNA軟件建立了多個(gè)試驗(yàn)的三維有限元模型,將有限元模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果表明:模擬得到的位移時(shí)程曲線和沖擊力時(shí)程曲線與試驗(yàn)吻合,進(jìn)而驗(yàn)證了本文后續(xù)數(shù)值模擬方法的適用性和有效性。(3)利用LS-DYNA軟件對(duì)鋼筋混凝土墻體在沖擊荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)分析。建立了7組28個(gè)鋼筋混凝土墻在沖擊荷載作用下的LS-DYNA有限元模型,分析沖擊能量、沖擊質(zhì)量、軸壓比和配筋率等因素對(duì)鋼筋混凝土墻體抗沖擊性能的影響。結(jié)果表明:沖擊質(zhì)量相同時(shí),沖擊能量和墻中部最大位移成線性增長(zhǎng)的關(guān)系;而沖擊能量相同時(shí),沖擊質(zhì)量的改變將影響沖擊過程中能量在鋼筋和混凝土中的分配;隨著沖擊質(zhì)量減小沖擊速度增大,混凝土局部損傷加重,鋼筋吸收能量減小,變形消耗的能量減小導(dǎo)致位移減小;軸壓比小于0.3時(shí),軸力對(duì)抗沖擊能力有利,小軸壓比的情況下可以不考慮軸力進(jìn)行設(shè)計(jì),結(jié)果偏于安全。最后對(duì)基于能量的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行討論,提出了利用墻板塑性鉸線法的靜力設(shè)計(jì)方法來抵抗對(duì)應(yīng)沖擊能量作用下的設(shè)計(jì)思路,并總結(jié)了設(shè)計(jì)流程且對(duì)公式中的參數(shù)給出了建議取值。
【圖文】：

船舶撞擊橋墩

美國(guó)世貿(mào)大廈
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU398.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2655644