本文關(guān)鍵詞：含初始小裂紋鋼筋混凝土梁抗爆加固數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái),恐怖襲擊和日常爆炸事故引起的爆炸災(zāi)害頻繁發(fā)生,導(dǎo)致臨近建筑物嚴(yán)重破壞甚至災(zāi)難性坍塌。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗爆與加固技術(shù)是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題的研究熱點(diǎn)之一。鋼筋混凝土梁作為建筑結(jié)構(gòu)中重要的承重構(gòu)件之一,在爆炸荷載作用下發(fā)生破壞很可能導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的坍塌。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鋼筋混凝土梁的抗爆研究主要局限在無(wú)缺陷的理想模型,不考慮初始缺陷(初始小裂紋、刻痕、微小缺口等)的影響,但初始缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)的使用壽命和抗爆性能具有不利影響,可能使得結(jié)構(gòu)存在一定程度的不安全因素。此外,作為一項(xiàng)新穎的加固技術(shù),利用碳纖維布對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固與修復(fù),可有效提高被加固構(gòu)件的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。因此,開(kāi)展含初始小裂紋鋼筋混凝土梁抗爆加固數(shù)值模擬研究具有重要的理論意義和工程參考價(jià)值�；诖�,本文采用大型非線性動(dòng)力學(xué)分析軟件ANSYS/LS-DYNA,數(shù)值模擬研究了空爆載荷作用下鋼筋混凝土梁的壓力場(chǎng)與動(dòng)力響應(yīng);初始小裂紋的存在對(duì)鋼筋混凝土梁動(dòng)力響應(yīng)與失效行為的影響和采用碳纖維布局部全包裹加固后的含初始小裂紋鋼筋混凝土梁的抗爆性等三方面研究?jī)?nèi)容。主要取得如下研究成果:(1)空爆形成的沖擊波先以近似球狀的波陣面形式自由向外傳播,遇到鋼筋混凝土梁后發(fā)生明顯的反射和透射現(xiàn)象;當(dāng)接近梁上表面時(shí),沖擊波發(fā)生正反射,超壓峰值明顯升高;當(dāng)沖擊波傳播至梁底面時(shí),由于反射形成強(qiáng)拉伸波,導(dǎo)致梁跨中處的底面先出現(xiàn)損傷拉伸破壞;梁跨中頂面部位最先受到爆炸沖擊波作用,跨中處彎曲變形大于其它部位并且都在沖擊波作用將近結(jié)束時(shí)達(dá)到最大值。在相同炸藥量和比例距離的情況下,不同支座的鋼筋混凝土梁在爆炸沖擊波作用下會(huì)產(chǎn)生不同的破壞模式(簡(jiǎn)支梁主要產(chǎn)生彎曲破壞,固支梁主要產(chǎn)生彎剪破壞)。提高梁跨中縱筋配筋率、支座處箍筋配筋率、鋼筋強(qiáng)度和混凝土強(qiáng)度以及對(duì)高應(yīng)力易開(kāi)裂區(qū)(梁跨中和支座處)進(jìn)行局部加固,可有效提高鋼筋混凝土梁的抗爆能力。(2)在爆炸沖擊荷載作用下,初始小裂紋的存在導(dǎo)致鋼筋混凝土梁更易發(fā)生破壞,導(dǎo)致裂紋所在截面出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象,使得鋼筋混凝土梁的裂紋出現(xiàn)時(shí)間和失效時(shí)間提前;含初始小裂紋鋼筋混凝土梁通常在初始小裂紋截面和爆炸沖擊荷載開(kāi)始作用的位置發(fā)生破壞;初始小裂紋的影響具有較強(qiáng)的位置依賴性和表面依賴性。當(dāng)初始小裂紋位于鋼筋混凝土梁的跨中或端部時(shí),鋼筋混凝土梁更易發(fā)生破壞,初始小裂紋位于鋼筋混凝土梁受壓面的影響要大于其位于梁受拉面;提高縱筋配筋率可有效增強(qiáng)鋼筋混凝土梁的受彎承載力,提高鋼筋混凝土梁的抗爆性能。(3)利用碳纖維布對(duì)含初始小裂紋鋼筋混凝土梁的裂紋處進(jìn)行局部全包裹加固,可有效提高梁的整體剛度,減小其在爆炸荷載作用下的損傷和變形程度。在研究碳纖維布加固層數(shù)對(duì)含初始小裂紋的鋼筋混凝土梁的抗爆性能影響時(shí),發(fā)現(xiàn)碳纖維布加固層數(shù)為4層時(shí),對(duì)鋼筋混凝土梁的抗爆性能的提高效果最好。在研究碳纖維布加固尺寸對(duì)含初始小裂紋的鋼筋混凝土梁抗爆性能影響時(shí),發(fā)現(xiàn)碳纖維布加固長(zhǎng)度為300 mm時(shí),對(duì)鋼筋混凝土梁的抗爆性能的提高效果最好。
【關(guān)鍵詞】：空爆載荷 鋼筋混凝土梁 初始小裂紋 碳纖維布 壓力場(chǎng) 動(dòng)力響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU375.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 緒論12-18
• 1.1 研究意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 鋼筋混凝土梁抗爆理論研究14-15
• 1.2.2 鋼筋混凝土梁抗爆實(shí)驗(yàn)研究15
• 1.2.3 鋼筋混凝土梁抗爆數(shù)值模擬研究15-16
• 1.2.4 含初始小裂紋鋼筋混凝土梁抗爆研究16
• 1.2.5 加固后鋼筋混凝土梁的抗爆研究16-17
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 2 基本概念與基本理論18-23
• 2.1 爆炸現(xiàn)象18
• 2.2 爆炸荷載的分類18-19
• 2.2.1 有約束爆炸19
• 2.2.2 無(wú)約束爆炸19
• 2.3 爆炸荷載基本參數(shù)19-22
• 2.3.1 爆炸相似定律20
• 2.3.2 爆炸沖擊波正向階段參數(shù)20-21
• 2.3.3 爆炸沖擊波負(fù)向階段參數(shù)21-22
• 2.3.4 爆炸沖擊波壓力時(shí)程曲線衰減關(guān)系22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 3 空爆載荷作用下鋼筋混凝土梁壓力場(chǎng)與響應(yīng)分析23-46
• 3.1 引言23
• 3.2 有限元?jiǎng)恿Ψ治鲕浖嗀NSYS/LS-DYNA簡(jiǎn)介23-26
• 3.2.1 ANSYS/LS-DYNA介紹23-24
• 3.2.2 ANSYS/LS-DYNA分析過(guò)程24-25
• 3.2.3 LS-DYNA主要算法25-26
• 3.3 鋼筋混凝土梁有限元模型建立26-39
• 3.3.1 選擇建模方式26-29
• 3.3.2 選擇單元類型29-30
• 3.3.3 應(yīng)變率效應(yīng)30-31
• 3.3.4 選擇材料模型31-35
• 3.3.5 邊界條件與接觸算法35
• 3.3.6 單元損傷算法35
• 3.3.7 爆炸荷載的施加35-37
• 3.3.8 沙漏的控制方法37-38
• 3.3.9 網(wǎng)格劃分38-39
• 3.4 數(shù)值結(jié)果分析39-43
• 3.4.1 鋼筋混凝土梁正上方爆炸壓力場(chǎng)分析39-41
• 3.4.2 鋼筋混凝土梁的節(jié)點(diǎn)位移分析41
• 3.4.3 混凝土單元和鋼筋單元的應(yīng)力分析41-42
• 3.4.4 支座類型對(duì)鋼筋混凝土梁損傷破壞的影響42-43
• 3.5 模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證43-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 4 空爆載荷作用下含初始小裂紋鋼筋混凝土梁數(shù)值研究46-64
• 4.1 引言46
• 4.2 有限元模型建立46-47
• 4.3 含初始小裂紋鋼筋混凝土梁的破壞影響因素分析47-63
• 4.3.1 不同炸藥量下初始小裂紋存在的影響47-51
• 4.3.2 不同起爆位置下初始小裂紋存在的影響51-54
• 4.3.3 初始小裂紋寬度的影響54
• 4.3.4 初始小裂紋深度的影響54-58
• 4.3.5 初始小裂紋位置的影響58-61
• 4.3.6 不同縱筋配筋率的影響61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 5 CFS加固含初始小裂紋鋼筋混凝土梁抗爆性能研究64-72
• 5.1 引言64
• 5.2 有限元模型建立64-65
• 5.3 加固后的含初始小裂紋梁的破壞影響因素分析65-71
• 5.3.1 CFS加固對(duì)含初始小裂紋梁抗爆性能的影響65-68
• 5.3.2 CFS加固層數(shù)的影響68-69
• 5.3.3 CFS加固尺寸的影響69-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 6 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 本文結(jié)論72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況79-80
• 致謝80

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