钢筋混凝土加固柱爆炸效应及抗爆机理研究

发布时间：2020-08-09 03:23

【摘要】：近年来,意外爆炸事故和世界各地恐怖爆炸袭击事件频发,爆炸事故将威胁城市中建筑物的安全,对社会影响极大。因此,建筑物的抗爆防爆设计备受关注。钢筋混凝土柱作为钢筋混凝土结构中重要的受力构件,是建筑结构抗爆减灾必须考虑的重要方面,为了提高已建建筑物中柱等关键构件的抗爆性能,采用抗爆加固的方式是有效途径之一。为了探索不同抗爆加固措施的抗爆加固效果,本文设计制作了普通钢筋混凝土柱,高强钢绞线-聚合物砂浆、粘贴钢板以及钢带加固柱试件,对其进行了不同比例距离下的野外爆炸试验,对比分析了钢筋混凝土柱的破坏形态、裂缝发展等试验现象及规律,并且探究了钢筋的应变时程曲线、位移时程曲线等动态响应特性,还考虑了聚合物砂浆强度、高强钢绞线间距及钢板厚度等加固参数,揭示了不同抗爆加固措施的抗爆加固机理。之后,基于钢筋混凝土柱的承载力及爆炸后的剩余承载力试验,提出了加固柱构件的损伤评估方法。同时,利用LS-DYNA有限元显式动力分析软件,进一步地揭示了爆炸荷载作用下加固柱的破坏机理及破坏特点。具体研究结果如下:(1)粘贴钢板加固方式能有效地减少背爆面混凝土的震塌破坏及混凝土碎块飞散,并且提高了原有钢筋混凝土柱抵抗破坏和变形的能力,特别体现在位移响应上。但该加固方式存在加固层和原钢筋混凝土结构分离现象,而且对内部钢筋的应变响应影响较小。(2)高强钢绞线-聚合物砂浆加固措施大幅度地减少了钢筋变形以及柱中部侧向变形,从而使原有钢筋混凝土柱所能承受爆炸效应的能力显著增强。同时,在遭受爆炸冲击损伤后,加固柱仍能保持较高的剩余承载力值。另外,在未受损构件的静力承载力试验中,加固柱的破坏特征发生了改变,大幅提高了原有钢筋混凝土柱的极限承载力。(3)采用高强钢绞线-聚合物砂浆加固后,钢筋混凝土柱的损伤程度显著减少,并且砂浆强度、钢绞线间距等不同加固参数会影响其损伤程度。随着聚合物砂浆强度的增加和高强钢绞线间距的减小,加固柱的损伤度逐渐降低,前者的变化幅度尤为明显,其破坏程度发生了质的变化,从中度损伤降低为轻度损伤。(4)通过钢带加固后,由于钢带对混凝土起到一定的约束作用,钢筋混凝土柱的抗爆能力得到提高,但在钢筋应变和位移的动态响应上效果不显著。另外,在剩余承载力试验研究中,加固柱虽然能够提高试件的剩余承载力以及防止钢筋压屈,但效果远不及高强钢绞线-聚合物砂浆加固柱。将两者加固方式共同使用,其抗爆加固效果更为明显。(5)基于野外爆炸试验模型,利用LS-DYNA有限元显式动力分析软件建立了未加固柱的数值模型,并验证了数值模型的有效性和可靠性,同时对比分析了试件的破坏现象及位移动态响应规律,进一步证实了野外爆炸试验中得出的结论。
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU375;TU352.13
【图文】：

研究背景和意义近年来，不管是生活中由于操作人员疏忽引起的意外爆炸事故，还是世界各地引发的突发性爆炸事件，爆炸事故会威胁建筑物的安全，甚至造成重大的经济员伤亡，受到了越来越多的人关注，对社会影响极大[1]。一方面，在日常生活中，由于相关人员操作不当或者疏忽导致的意外爆炸事故。比如 2017 年 6 月 15 日在江苏省丰县创新幼儿园附近发生爆炸事故，造成 65 人受伤，其中 8 人重伤。7 年 6 月 18 日哥伦比亚首都圣菲波哥大一购物中烈爆炸，造成 3 死 9 伤。2017 年 6 月 28 日，青海盐湖工业股份有限公司化工行罐管线改造时发生疑似内爆事故，造成现场监护、操作人员 4 人受伤（见图另一方面，近年来世界各地不断地爆发恐怖爆炸袭击，恐袭阴霾笼罩着全球。如 月 13 日玻利维亚西南部城市奥鲁罗发生爆炸事件，已造成 4 人丧生，十余人图 1-2）。2018 年 3 月 14 日巴基斯坦东部旁遮普省首府拉合尔附近的一个安遭自杀式爆炸袭击，造成 9 人死亡、至少 20 人受伤。2018 年 3 月 22 日索马里迪沙发生汽车炸弹袭击，造成至少 14 人死亡，另有多人受伤。

研究背景和意义近年来，不管是生活中由于操作人员疏忽引起的意外爆炸事故，还是世界各地引发的突发性爆炸事件，爆炸事故会威胁建筑物的安全，甚至造成重大的经济员伤亡，受到了越来越多的人关注，对社会影响极大[1]。一方面，在日常生活中，由于相关人员操作不当或者疏忽导致的意外爆炸事故。比如 2017 年 6 月 15 日在江苏省丰县创新幼儿园附近发生爆炸事故，造成 65 人受伤，其中 8 人重伤。7 年 6 月 18 日哥伦比亚首都圣菲波哥大一购物中烈爆炸，造成 3 死 9 伤。2017 年 6 月 28 日，青海盐湖工业股份有限公司化工行罐管线改造时发生疑似内爆事故，造成现场监护、操作人员 4 人受伤（见图另一方面，近年来世界各地不断地爆发恐怖爆炸袭击，恐袭阴霾笼罩着全球。如 月 13 日玻利维亚西南部城市奥鲁罗发生爆炸事件，已造成 4 人丧生，十余人图 1-2）。2018 年 3 月 14 日巴基斯坦东部旁遮普省首府拉合尔附近的一个安遭自杀式爆炸袭击，造成 9 人死亡、至少 20 人受伤。2018 年 3 月 22 日索马里迪沙发生汽车炸弹袭击，造成至少 14 人死亡，另有多人受伤。

造时发生疑似内爆事故，造成现场监护、操作人员 4 人受近年来世界各地不断地爆发恐怖爆炸袭击，恐袭阴霾笼罩利维亚西南部城市奥鲁罗发生爆炸事件，已造成 4 人丧2018 年 3 月 14 日巴基斯坦东部旁遮普省首府拉合尔附炸袭击，造成 9 人死亡、至少 20 人受伤。2018 年 3 月 2车炸弹袭击，造成至少 14 人死亡，另有多人受伤。 1-1 青海盐湖工业爆炸事故 图 1-2 玻利维亚爆炸事-1 Industrial explosion accident Fig. 1-2 Explosion in Bolat Saline Lake in Qinghai

【参考文献】

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本文编号：2786531