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.pdf
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1、2 0 1 4年 第 7期 7月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C ONC RE T E AND C E MENT P RO DUCT S 201 4 No 7 J u l y 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 张 海 , 徐慎春 , 田 慧 ( 1 天津城建大学土木工程学院 , 3 0 0 3 8 4 ; 2 天津城市建设管理职业技术学院建筑工程系 , 3 0 0 1 3 4 ) 摘要 : 运 用显 式有限元动 力分析 软件 L S 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 钢筋混凝土的分 离式建模 不考虑 两
2、者之 间的粘结滑移而考虑混凝土材料的应 变率效应 。 在有 限元模型 的基础上 , 通 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 筋混凝土柱结构相比较 , 超 高性 能钢 筋混凝 土柱结构的抗爆性能有十分显著 的提 高。 关键词 : 超 高性 能钢 筋混凝 土柱 ; 爆炸荷载 ; 动力响应 ; 抗爆性 能 Ab s t r a c t : A 3一 D fi n i t e e l e me n t mo d e l f o r t y p i c a l r e i
3、n f o r c e d c o n c r e t e c o l u mn s i s e s t a b l i s h e d b y u s i n g e x p l i c i t fi n i t e e l e me n t d y n a mi c a n a l y s i s s o f t wa r e L S DYNAT h e mo d e l u s e s a s e p a r a t e mo d e l i n g o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e wh i c h o n l y c o n s i d
4、e r s t h e c o n c r e t e t h e s t r a i n r a t e e f f e c t B a s e d o n t h e fi n i t e e l e me n t mo d e l ,t h e d i f f e r e n c e o f t h e d y n a mi c r e s p o n s e s b e t we e n UHP C s t e e l c o l u mn a n d o r d i n a r y r e i n f o r c e d c o n c r e t e e o l u mR i s
5、c o mp a r e d u n d e r t h e a c t i o n o f t h e b l a s t l o a d i n g Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e a n t i k n o c k p e r f o r ma n c e o f UHP C s t e e l c o l u mn s t r u c t u r e s h a s a v e ry s i g n i fi c a n t i n c r e a s e c o mp a r i n g wi t h t h a t o f t h
6、e o r d i n a r y r e i nfo r c e d c o n c r e t e c o l u mn s t ruc t u r e Ke y wo r d s : UHP C s t e e l c o l u mn ; B l a s t l o a d ; D y n a mi c r e s p o n s e ; An t i k n o c k p e rfo rm a n c e 中圈分类号 : T U 5 2 5 文献标识码 : A 文章编 号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 4 ) 0 7 4 4 0 3 0前 言 近年来 , 人
7、为或意外爆 炸事故频 繁发生 , 给人 们的生命财产安全带来了严重威胁 。同时 , 由于世 界 范 围 内 的重 要 建 筑 越 来 越 多 。 因此 , 如 何 最 大 程 度地降低爆炸荷载对建筑结构的破坏 减少其对人 们生命财 产安全 的威 胁 ,成为一个 亟需解决 的课 题 。 改善建筑材料性能是提高建筑结构抗爆性能 , 降低爆炸对人们生命财产安全造成危害 的有效手 段 。超高性能混凝土( 以下简称 U HP C ) 是过去三十 年极具有创新性的水泥基工程材料 。 具体表现为超 高强度 、优异 的韧性和 良好 的耐久性能。因此 , 将 U HP C应用于建筑 结构抗爆 防爆设计 是有益
8、的尝 试 。国内外许多学者进行了探索性的研究 , 如焦楚 杰f 1 等通过钢 纤维掺量 1 3 的 U H P C板 的爆炸 试验研究 了其抗爆性能 , 研究表明 , 爆 炸应力 波在 混凝土 中呈现 明显的衰减特性 其在抗震塌方面的 优势十分 明显。卢康道【 2 】 通过爆 炸试验确定 了钢纤 基 金 项 目 : 天 津 市 应 用 基 础 与 前 沿 技 术 研 究 计 划 ( 1 2 J C Q N J C 0 5 3 0 o ) 。 一 44一 维混凝土在爆炸荷载作用下钢纤维的最优掺量 , 为 钢纤维混凝土的工程应用提供了理论支撑 。文献【 3 】 运用数值分析的方法研究 了钢纤维混凝
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