超高性能钢筋混凝土与普通钢筋混凝土柱结构抗爆性能的比较研究

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发布时间：2022-07-02

资料介绍

摘要：运用显式有限元动力分析软件 LS-DYNA,建立了典型钢筋混凝土柱的三维有限元模型。该模型采用了
过对比超高性能钢筋混凝土柱与普通钢筋混凝土柱结构在爆炸荷载作用下的动力响应,研究了超高性能混凝土柱结
构的抗爆性能，研究结果表明,与普通钢筋混凝柱結构相比较.超高性能钢筋混凝土柱結构的抗爆性能有十分显著
的提高。
关健词:超高性能钢筋混凝土柱;爆炸荷载；动力响应;抗爆性能
Abstract:A 3-D finite element model for typical reinforced concrete columns is established by using explicit finite
element dynamic analysis software IS-DYNA. The model uses a separate modeling of relnforced concrete which only
considers the concrete the strain rate effect. Based on the finite element model, the difference of the dynamic responses
between UHPC stecl colum and ordinary reinforced concrete colurn is cotmpared under the action of the btast loadinge The
results show that the antiknock perfommance of UHPC steel columm structures has a very sigmificant increase comparing with
that of the ordinary reinforced concrete column stncture.
Key words: UHPC steel columm；Blast load；Dynamic response; Antiknock perfommance
中国分类号：TU525
5 文献标识码:A 文章编号：1000-4637(2014)07-44-03
0前言
维混凝土在爆炸荷载作用下钢纤维的最优掺量,为
近年来,人为或意外爆炸事故频繁发生,给人
钢纤维混凝土的工程应用提供了理论支撑。文献[3]
们的生命财产安全带来了严重威胁。同时,由于世
运用数值分析的方法研究了钢纤维混凝土板与普通
界范围内的重要建筑越来越多,因此,如何最大程
混凝土板在爆炸荷载作用下的动力响应及破坏模式
度地降低爆炸荷载对建筑结构的破坏,减少其对人
的不同之处,研究表明,钢纤维混凝土板的损伤程度
们生命财产安全的威胁，成为一个亟需解决的课
远小于普通混凝土板的损伤程度。
题。
本文运用显式动力有限元分析软件 LS-DYNA
改善建筑材料性能是提高建筑结构抗爆性能，
对一典型超高性能钢筋混凝土柱和普通钢筋混凝土
降低爆炸对人们生命财产安全造成危害的有效手
柱在同一爆炸荷载作用下的动力响应进行了数值模
段。超高性能混凝土(以下简称UHPC)是过去三十
拟,通过对比分析,研究了超高性能钢筋混凝土柱的
年极具有创新性的水泥基工程材料,具体表现为超
抗爆性能,阐明了超高性能钢筋混凝土柱在抗爆设
高强度、优异的韧性和良好的耐久性能。因此,将
计方面的巨大优势。
UHPC应用于建筑结构抗爆防爆设计是有益的尝
1 有限元模型的建立
试。国内外许多学者进行了探索性的研究,如焦楚
运用有限元分析软件 LS-DYNA,建立了某典型
杰I 等通过钢纤维掺量1%~3%的UHPC 板的爆炸
超高性能钢筋混凝土柱的分离式有限元模型,如图
试验研究了其抗爆性能,研究表明,爆炸应力波在
1所示。图１中，为柱迎爆面宽度即柱宽；为柱截
混凝土中呈现明显的衰减特性,其在抗震塌方面的
面高度即柱深；a 为混凝土保护层厚度；H为柱净
优势十分明显。卢康道刚通过爆炸试验确定了钢纤
高；51、为箍筋间距。
基金项目：天津市应用基础与前沿技术研究计划
由于有限元分析对网格具有依赖性,因此,进行
(12JCQNJC05300)。
了大量网格收敛性分析。最终发现，混凝土采用