论文部分内容阅读
恐怖主义活动以及生活、生产中各种突发爆炸事件的频发,已对国际社会和人民生命财产造成了严重的威胁,因此研究建筑结构在爆炸荷载作用下的动力响应已成为工程界的一个重要课题。建筑结构在爆炸荷载作用下发生连续性倒塌破坏往往是由结构中关键构件的失效引起的,研究爆炸荷载作用下结构中关键构件的动力性能并提高其抗爆能力,可以显著提高整体结构的安全水平。复式钢管混凝土柱具有承载力高、塑韧性好以及施工方便等优点,已被广泛地应用于工程结构中,作为重要的承载力构件,其在爆炸荷载下的动力性能直接影响到整体结构的安全性。但目前对爆炸荷载作用下复式钢管混凝土柱动力性能的研究还十分有限,因此本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对复式钢管混凝土柱在自由空气爆炸荷载作用下的动态响应进行了研究,主要进行了以下几方面的工作:(1)对复式钢管混凝土柱在爆炸荷载下的动力响应进行理论分析。首先采用钢管混凝土统一理论求解复式钢管混凝土柱的组合刚度,然后根据复式钢管混凝土柱受弯的特点推导了复式钢管混凝土柱的塑性极限弯矩,最后将爆炸荷载简化为三角形冲击荷载,采用简化的等效单自由度体系方法求解其最大动力位移。(2)采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,选择合理的算法、材料模型、参数等,根据已有的试验数据建立有限元模型,并将爆炸荷载下钢管混凝土构件动力响应数值分析结果和试验结果进行比较,验证了数值模型的有效性。(3)采用验证过的数值模型和材料参数,重新建立有限元模型,分析了复式钢管混凝土柱对爆炸冲击波传播的影响以及爆炸荷载下复式钢管混凝土柱的动力响应,并将采用等效单自由度方法计算得到的默认模型的最大动力位移和数值模拟结果进行比较。(4)通过改变模型参数,分析了截面形状、混凝土强度等级、钢材强度等级、空心率、含钢率等对复式钢管混凝土柱抗爆性能的影响。