爆炸冲击作用下混凝土T梁的动态响应.pdf
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1、2 0 1 6年 第 2期 (总 第 3 1 6期 ) Nu mb e r 2 i n 2 0 1 6 ( T o t a l N o 3 1 6) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 T HEoRETI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 6 0 2 0 0 7 爆炸冲击作用下混凝 土 T梁 的动态响应 姜天华 , 杨云锋 , 龚杰 ,蔡路军 ,朱红兵 ( 武汉科技大学 a 城市建设学院; b 理学院, 湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ) 摘要: 基于爆炸基本理论, 设计制作了
2、混凝土简支 T梁模型, 并对其进行了不同爆炸高度和炸药药量组合下的爆炸试验研究, 分析了简支 T梁模型在不同爆炸高度和不同炸药量下的动态响应。 同时应用 A N S Y S L S D Y N A软件仿真分析了简支 T梁模 型的动态响应 , 并与试验结果进行 了对 比分析。 研究结果表明, 爆炸冲击作用下, 混凝土 T梁结构的动态响应对爆炸高度更敏 感, 翼缘板 比梁肋等其他部位 的动态响应要大, 更容易损毁。 所以, 对于梁式桥, 顶板和翼缘板部位的加强有助于桥梁的防爆抗 爆 。 关键词: 爆炸试验 ; 简支 T梁; 动态响应; 仿真分析 中图分类号: T U 5 2 8 0 1 文献标志码
3、 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 6 ) 0 2 0 0 2 6 0 3 Dy n a mi c r e s p o n s e o f c o n c r e t e T s e c t i on b e a m u n d e r e x p l o s i v e i m p a c t J I ANG T i a n h u a , Y ANG Y u n f e n g , GONG t i e , C A1 L u j u n , Z HU Ho n g b i n ( a Co l l e g e o f Ur b a n C o n s t
4、 r u c t i o n ;b C o l l e g e o f S c i e n c e , Wu h a n Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , Wu h a n 4 3 0 0 7 0, C h i n a ) Abs t r a ct : Ba s e d o n t h e b a s i c the o r y o f e x p l os i o n, i t d e s i g n e d a n d ma d e the s i mp l ys u p p o rte d T
5、 be a m mo d e l o f c o n c r e t e, a n d s t u d i e d t h e e x p l o s i o n e x p e r i me n t tha t c o mb i n e d d i f f e r e n t e x p l o s i o n h e i g h t a n d d i f f e r e n t e x p l o s i v e a mou n t , a n a l y s e d the d y n a mi c r e s p o n s e o f s i mp l ys u p p o r t
6、 e d T b e a m mo d e l that u n d e r the d i f f e r e n t e x p l o s i o n h e i g h t a n d d i f f e r e n t e x p l o s i v e a mo u n t At t h e s a me t i me, t h e d y n a m i c r e s p o n s e o f s i m p l y s u p p o r t e d T b e a m mo d e l wa s a n a l yz e d b y u s i n g AN S YS L
7、S DYNA s o f t wa r e, a n d the r e s u l t s we r e c o mp a r e d wi th t h e e x p e r i me n t a l r e s u l t s Th e r e s e a r c h r e s u l t s s h o w tha t u n d e r the a c t i o n o f e x p l o s i o n s h o c k, the d yn a mi c r e s po n s e o f c o n c r e t e T be a m s t r uc t u r
8、 e i s m o r e s e n s i t i v e t O e x p l o d i n g h e i g h t , a n d t h e fla n g e p l a t e s d y n a m i c r e s p o n s e i s l ar g e r tha n r i b b e a m a n d o t h e r p a rts ,S O i t i s mo r e e a s i l y d a ma g e d The r e f o r e, s t r e n g t h e n the fla n g e p l a t e a
9、n d t o p pl a t e c a n h e l p g i r d e r b r i dg es ,a n t i k n o c k e x p l o s i o np r o o f Key wor ds: e x pl o s i o n e x p e r i me nt; s i mp l ys up po r t e d T b e a m ; d y n a mi c r e s p o ns e; s i mul a t i o n a n a l y s i s 近年来桥梁结构 的恐怖袭击 和生产生活 中的意外爆 炸事故” , 严重影响了桥梁 的正常使用和人
10、民的生命财产 安全。 但是桥梁工程师在设计过程中并没有考虑桥梁 的抗 爆安全性 , 桥梁 设计 中有抗震 、 抗风 、 桥 墩 防撞 等 明文规 范 , 但是并没有桥梁结构抗爆方面 的设计规范 。 桥梁结构 在爆炸荷载作用下的结构特性与静力荷载 作用下的结构 特性很多地方都不一样 。 爆 炸冲击荷 载的特殊性 、 混凝土 材料瞬间发生大变形以及结构 的动力 响应 等 , 这些都 使我们不能采用常用 的静力学计算方法 。 因此 , 研究爆炸 冲击荷 载作用下桥梁的动态响应特性 , 从 中探 索出一些减 小爆炸荷载对桥梁危害的措施 , 可 以为 以后的研究提供参 考 和依据。 1 试 验 研 究
11、1 1 试 验 模 型 本次试验 以义 昌大桥为原型制作 了 6片长 1 2 m、 宽 0 3 5 I l l 、 高 0 3 7 2 m 的缩尺混凝土 简支 T梁模型。 由于单 片 T梁模型放置本来就缺乏稳定性 , 在爆炸冲击荷载作用 下更容易倒坍而影响数据的测量, 所以本次试验的模型采 用 的是连接在一起的两片 T梁 , 接缝采用湿接法 , 为增 强 模型的横 向稳定性 , 模拟原桥设 置了横隔板。 试验模 型如 图 1和图 2所示 。 图 1 T梁横断面图( 单位: c m) 1 2试验 方案 考虑在不同爆炸高度和药量下桥梁 的爆炸 响应 , 爆炸 高度每次变化 1 0 c m, 药量每
12、次增加爆破装 药量 2 0 g 。 爆 破测试方案见表 1 。 收稿 日期: 2 0 1 5 0 3 0 5 基 金项 目: 湖北省 自然科学基金项 目( 2 0 1 4 C F B 8 2 2 , 2 0 1 4 C F B 8 2 3 ) ; 国家 自然科学基金资助项 目( 5 1 2 7 8 3 9 1 ) 2 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 2 T梁俯 视图 ( 单位 : c m) 表 1 爆破测试方案 1 3试 验 结 果 在本试验所 选用 的炸药作用 下 , 从起爆 时刻开始 计 时, 大约经过 0 1 S , 应变迅速达到最大值 , 之后峰
13、值相对平 缓下降, 逐步进入平稳阶段 。 提取 4次试验 的所有 曲线 的峰值 , 得到左 、 右 侧翼缘 板和梁 肋 的最 大应 变值表 , 如 表 2 、 3所示。 表 2 翼缘板应变值 L L 表 3 梁肋 应变 值 s 由表 2 、 3 对 比分析可知 , 左 、 右两侧梁肋 的应变值很 接近 , 但是 比翼缘板 的应变值小 了将近一个数 量级 , 这说 明翼缘板确实将爆炸冲击荷载进行 了分散 , 一定程度上解 释 了翼缘板 的竖 向应变不显著的现象。 为了让结果更加直观 , 将数据做成 曲线 图, 如图 3 - 6 所示。 试 验编号 图 3左侧 梁肋应 变 测量值 曲线 由图 3和
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