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因其能充分发挥混凝土和钢材各自的优点,结构形式多样,在承受较大载荷的同时具有自重轻、延性和抗震性能好、施工简便和经济效果显著等优点,钢板混凝土组合结构已在核电工程、地下工程、近海结构和海洋平台等建筑结构中得到了广泛的应用。除承担各种静载荷以及风荷载和地震作用等外,其在服役期间还可能承受意外爆炸冲击的作用。相关研究表明,该结构具有比普通钢筋混凝土结构更优良的抗爆性能。目前,钢板混凝土组合结构的抗爆性能及其应用开发研究,已成为防护工程和反恐防爆等领域的研究热点之一。然而,目前国内外学者对爆炸载荷作用下钢板混凝土组合结构的动力响应和破坏机理的研究尚不够充分,仅考虑了核心混凝土密度和厚度等问题,但对于不同药量和不同爆距等因素下钢板混凝土组合结构的动态响应研究的较少。此外,网格尺寸的大小对数值模拟结果的精度有着重要的影响,不同抗剪连接件的钢板混凝土组合结构的抗爆性能也会有所差异。因此,开展钢板混凝土组合结构的抗爆性能和网格敏感性分析研究具有重要的理论意义和工程参考价值。基于此,本文使用商用有限元软件ABAQUS,采用数值模拟方法主要开展了以下四个方面的研究内容。首先,研究了爆炸载荷作用下钢板混凝土组合板的动态响应;其次,设计了两组正交试验开展了不同因素下钢板混凝土组合板的网格尺寸敏感性分析;第三,还对比分析了含栓钉连接件和含J型抗剪连接件的钢板混凝土组合板的抗爆性能的差异性;最后探讨了钢板混凝土组合梁的动态响应等。主要的研究成果如下:(1)通过研究不同药量和不同爆距下钢板混凝土组合板的破坏形态和动力学性能的数值模拟分析发现:爆炸应力波沿爆心位置向钢板混凝土组合板两侧扩散,钢板混凝土组合板的应力值在弹性阶段会不断增加,当钢板到达塑性阶段时,应力值会有所减少。钢板混凝土组合板的破坏形态与炸药量和爆距有关。炸药量越大,爆距越小,钢板混凝土组合板的破坏程度越明显。当TNT炸药量为100 kg,爆距为2.5 m时,钢板混凝土组合板发生明显的翘曲,出现了塑性铰。钢板的存在有效地限制了核心混凝土的剥落。在爆距相同的条件下,炸药量越大,钢板混凝土组合板的变形越明显,跨中变形和峰值速度也越大。当炸药量相同时(100 kg),与爆距为7.5 m相比,爆距为5.0 m时钢板混凝土组合板的跨中挠度为其1.53倍,爆距为2.5 m时钢板混凝土组合板的跨中挠度为其5.01倍。(2)当加密区域网格尺寸为15 mm时,模拟的计算精度较其它加密网格尺寸更加精确,与实验结果更加吻合,非加密区域网格尺寸对计算结果的精度影响相对较小;当爆炸比例距离为0.54~0.86时,不宜采用过大的网格尺寸,建议网格大小采用10~15 mm;当爆炸比例距离为0.86~1.08时,可以适当加大网格尺寸,建议采用15~20 mm的网格尺寸。(3)在相同工况下,含栓钉连接件的钢板混凝土组合板的最大挠度比含J型抗剪连接件的钢板混凝土组合板的最大挠度要大2.23 mm。含J型抗剪连接件的钢板混凝土组合板抗爆能力略优于含栓钉连接件的钢板混凝土组合板。结合含栓钉的钢板混凝土组合板和含J型抗剪连接件的钢板混凝土组合板的应力值和破坏形态可知,两者之间的差异性不大,两种连接件的钢板混凝土组合板中钢板迎爆面的最大应力值基本相同,但J型抗剪连接件的协同作用更好。建议根据实际情况选择更合适的抗剪连接件。(4)在爆炸载荷作用下钢板混凝土组合梁的主要破坏方式是先发生弯曲破坏,然后核心混凝土发生剪切破坏,钢板在混凝土剪切破坏的过程中发生屈曲。其主要受力构件为J型抗剪连接件,钢板和混凝土承受爆炸载荷的应力值较小,J型抗剪连接件承受了爆炸载荷的大部分应力,有效的阻止了钢板和混凝土的分离,具有很好的抗爆能力。