泡沫混凝土材料具有减振 和吸收 冲击 能量 的特点 。应用 ANSYS/LS—DYNA有限元程序对地下 复合结构在爆炸荷载作 用下的动力响应进行 了数值模拟 ,分析 了泡沫混凝土减振层对结构动力响应特 性的影响 。计算结果表 明 ,泡 沫混凝土减振层 能够明显减小结构 的动力响应 ;泡沫混凝土减振层 的最佳厚 度为毛洞半径 的0.25倍左右。 关键词 :地下复合结构 ;动力特性 ;泡沫混凝土 ;数值模拟 中图分类号 :TU528.2 文献标识码 :A 文章编号 :1008—1933(2010)06—135一O4 Analysis of antidetonational property of foam concrete backfilllayers in underground com pound structure ZHANG Bin ,XU Jinyu ,LILe ,LIN W ei (1.DepartmentofAirfieldandBuildingEngineering,AirForceEngineeringUniversityEngineeringCollege,Xi’an 710038,China; 2.CollegeofMechanicsand CivilArchitecture,NorthwestPolytechnicUniversity,Xi’an 710072,China; 3.OfficeofAirfieldandBarracks,DepartmentofShenAirForceLogistics,Shenyang 110162,China) Abstract:Foam concretecanreducevibration and absorb impactenergy.Dynamicresponsesofundergroundcompound structureunder blastingloadswerenumericallysimulatedbyapplfingANSYS/LS—DYNA,afectionof~4brationreducinglayerofthefoam concreteon thedynamicresponsepropertyofstructurewereanalyzed.ThefinalresultshowsthatthedynamicresponseofstructureCan bereduced byvibrationreducinglayerofthefoam concrete.Thebestthicknessofvibrationreducinglayerofthefoam concreteisabout25 percent ofradiusofsurroundingrock. Keywords:underground compound structure;foam concrete;numerical an alysis 0 前 言 在地下工程抗爆结构的选型方面,为了发挥结 构的弹塑性变形能力 ,增加结构 的承载能力,使结构 体系在瞬时爆炸荷载作用下能够吸收更多的冲击能 量 ,往 往在 两层结 构 中问夹 一层 刚度 很 小 的 弹塑 性 材料 ,即采用带软回填层 的复合结构体系 。对于 带有软 回填层 的地下复合结构抗动载性 能,人们进 行 了一 些理论 和 实验研究 。方 秦等用 有 限元法研 究 了不同厚度 、不同波阻抗 回填层对复合结构动力特 性 的影 响 ;骆 文 海 就 几 种 圆 形 结 构 ,其 中包 括 有 软回填层 的复合结构进行了动力实验研究 j。 复合结构 的高抗爆性能呈现出 良好的应 用前 景 ,而泡沫混凝土材料具有很高的阻尼减振和冲 收稿 日期 :2009-03—30 作者简介 :张 斌 (1980一),男 ,湖北枝江人 ,博 士研究生 ,主要从事 机场防护工程研究。 E —mail:zhangbin0702@ yahoo.COll1.cn 击能量吸收能力 。关于柔性夹层厚度对地下复合结 构动力响应的影响,文献[2]通过有限元计算 ,认为 衬砌结构与柔性夹层厚度 的最佳 比值约为 1/3.3。 Bates 通过试验研究 ,研究 了柔性夹层厚度与衬砌 半径的最佳比值 ,认为其在 0.3~0.5之间为结构动 力 响应 特性最 优 比值 。 因此 ,本 文 应 用 泡沫 混 凝 土 作为回填层材料 ,并将其铺设于结构和岩石层之间, 利用 ANSYS/I_S—DYNA有限元技术对地下复合 防护 结构在爆炸荷 载作用下 的动力 响应进行 了数值 分 析 。 1 作用 机 理 董永香 等对 含 泡 沫 混 凝 土 的多 层 介 质 应 力 波传播实验研究指出,对于波阻抗不匹配程度较大 的组合介质,会造成相邻介质之间在达到平衡前需 要进行多次 的反射和透射。这说 明介质越不 匹配 , 在多层介质 中的反射和透射次数越多。如花 岗岩、 泡 沫混凝 土 、钢 筋混 凝 土 组合 比花 岗岩 、泡沫 铝 、钢
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