论文部分内容阅读
频繁发生的爆炸事件导致对房屋建筑及结构的破坏不仅带来了巨大的经济损失,还造成了大量的人员伤亡。因此对建筑物进行抗爆设计、研究爆炸荷载作用下结构构件的动力响应及研究如何提高和增强结构的抗爆性能成为了迫切的要求。碳纤维(carbonfiber reinforced polymer/plastic,简称CFRP)钢管混凝土这种新型结构可以充分发挥三向受压混凝土抗压强度高的优点,同时可以避免钢管的屈曲,承载能力更高、耐久性能更好。将CFRP结合钢管使用,可以减小钢管的壁厚,减轻结构整体的自重,也可用它替代高强钢材,从而降低钢管混凝土的成本,同时还可以在一定程度上解决钢管腐蚀和CFRP筒塑性不足的问题。本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了CFRP钢管混凝土柱在爆炸荷载作用下的动力响应。主要内容和成果为:(1)采用钢管混凝土统一理论求解了CFRP钢管混凝土柱的组合刚度,推导了CFRP钢管混凝土柱的塑性极限弯矩,用下降三角形荷载代替爆炸荷载,用等效单自由度体系方法求解了CFRP钢管混凝土柱在爆炸荷载作用下的动力响应。(2)利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,采用Solid164单元模拟钢管和混凝土,Shell163单元模拟CFRP,建立了CFRP钢管混凝土柱模型,通过对结构一侧施加下降三角形荷载模拟爆炸荷载对结构的作用。将数值分析结果与理论计算结果进行比较,结果吻合较好,可以互为验证。(3)通过改变模型参数及爆炸荷载-时间曲线,分析了CFRP加固层数、含钢率、折合距离对CFRP钢管混凝土柱动力响应的影响。