钢纤维高强混凝土墙的抗爆性能有限元分析

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由于爆炸恐怖袭击、意外事故等引发的爆炸会导致结构的严重损坏或倒塌。因此,结构工程研究人员对建筑物防爆进行详细研究和分析,建立起有效完整的防护结构或构件设计原理以及技术措施,是个非常迫切的课题。在现阶段,研究基本构件在爆炸荷载作用下的动力响应,仍是进行抗爆研究的首要任务。墙是结构工程中的一种基本结构构件,充分发挥它的性能具有非常重要的意义。现有研究对于梁、板、柱构件在爆炸冲击荷载作用下的静力和动力的性能分析较多,但对于建筑物的防护墙在爆炸冲击下的分析还甚少,尤其是钢纤维高强混凝土材料的墙体抗爆性能的研究方面还很空缺,因此对于钢纤维高强混凝土墙的动力分析及其抗爆性能的有限元研究具有重要的意义。本文针对钢纤维混凝土墙的爆炸效应进行研究,主要研究内容如下:(1)本文总结综述了爆炸冲击荷载下钢纤维高强混凝土研究意义及研究现状,并运用等效单自由度体系的近似设计法,对遭受特定爆炸荷载的钢纤维高强混凝土防护墙体进行理论分析,计算出特定工况下墙体最大动力响应位移;(2)采用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA模块对遭受空中爆炸冲击波荷载作用的钢纤维高强混凝土墙体的动力响应进行数值模拟,并且进一步对其计算结果进行分析,与理论计算结果相互验证;(3)利用数值模拟的优势,分析影响钢纤维高强混凝土墙体爆炸效应的各种因素:边界条件,墙体厚度,荷载峰值,荷载作用时间等。可以得出,增加墙厚、加强边界条件的约束能够有效提高墙体抗爆能力,并且随着荷载作用时间的增长、荷载峰值的增大,墙体位移响应有所增大;最后,在不同的工况下分析墙体的破坏模式,总结墙体的破坏模式有三种:弯曲破坏,剪切破坏和剪切弯曲破坏。
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