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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1、学兔兔www.xuetutu.com2014年第7期混凝土与水泥制品2014No．77月CHINACONCRETEANDCEMENTPRODUCTSJuly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，300384；2．天津城市建设管理职业技术学院建筑工程系，300134)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。该模型采用了钢筋混凝土的分离式建模．不考虑两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

2、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Abstract：A3一DfiniteelementmodelfortypicalreinforcedconcretecolumnsisestablishedbyusingexplicitfiniteelementdynamicanalysissoftwareLS—DYNA．Themodelusesa

3、separatemodelingofreinforcedconcretewhichonlyconsiderstheconcretethestrainrateeffect．Basedonthefiniteelementmodel，thedifferenceofthedynamicresponsesbetweenUHPCsteelcolumnandordinaryreinforcedconcreteeolumRiscomparedundertheactionoftheblastloading．Theresultsshowthattheantiknock

4、performanceofUHPCsteelcolumnstructureshasaverysignificantincreasecomparingwiththatoftheordinaryreinforcedconcretecolumnstructure．Keywords：UHPCsteelcolumn；Blastload；Dynamicresponse；Antiknockperformance中圈分类号：TU525文献标识码：A文章编号：1000—4637(2014)07—44—030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

5、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

6、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f1]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

7、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，b为柱迎爆面宽度即柱宽；h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；日为柱净优势十分明显。卢康道【2】通过爆炸试验确定了钢纤高；s、s2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(12JCQNJC0530o)。了大量网格收敛性分析。最终发现，混凝土采用一44一学兔兔www.xuetutu.com张海，徐慎春，田慧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提高。混

8、凝土的应变率效应通常采用DIF(动力增大系数)来表示6本文混凝爆炸波方向土强度的DIF采用K&C模型．它是在nB0CEDt