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爆炸荷载会对建筑结构造成严重伤害并且会带来巨大的生命财产损失。尤其近一时期随着恐怖主义和地区冲突的进一步加重,使得加强这一领域里的研究变得更加迫切。
本文主要以ABAQUS软件数值模拟为基础,对钢筋混凝土结构的关键受力构件板和柱受到室内爆炸荷载作用的动力响应和抗爆措施进行了分析。主要工作有:
(1)ABAQuS软件中的混凝土塑性损伤模型由于可以综合考虑混凝土材料的损伤、应变率效应等多种特性,可以很好的模拟混凝土以及钢筋材料在爆炸冲击荷载作用下的特性;本文的大量研究分析是基于ABAQuS软件进行的,通过对比研究国内外已有成果,确定和改进了适合于钢筋混凝土板和柱的室内爆炸荷载计算模型和钢筋与混凝土材料的本构模型。
(2)应用ABAQUS对钢筋混凝土板和柱子在室内爆炸荷载作用下的动力响应进行了数值模拟,考虑了材料的率相关性及混凝土损伤;分析了各种条件下板和柱的抗爆能力,进一步总结了抗爆措施;同时分析了板和柱的破坏模式。
由此得出如下结论:
(1)材料的损伤和率相关性对爆炸荷载作用下钢筋和混凝土材料的性能有较大的影响。在研究爆炸荷载作用下钢筋混凝土结构或构件的动力响应时应该予以考虑,这样才能更真实的反应钢筋混凝土材料的实际工作性能;
(2)对于钢筋混凝土板,增加板厚、增强约束条件和提高混凝土强度等级能显著提高其抗爆能力;板的配筋率及分布钢筋对其抗爆能力影响很小;
(3)对于钢筋混凝土柱,增加配筋率、提高混凝土强度等级和减小柱脚处箍筋间距能显著提高其抗爆能力;减小柱脚以外处箍筋间距对其抗爆能力的提高意义不大;
(4)室内爆炸荷载作用下钢筋混凝土板和柱均发生了脆性的剪切破坏。