水平冲击作用下钢筋混凝土柱的动力响应研究

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1、工程硕士学位论文水平冲击作用下钢筋混凝土柱的动力响应研究作者姓名王永琦工程领域建筑与土木工程校内指导教师蔡健教授校外指导教师苏恒强高级工程师所在学院土木与交通学院论文提交日期2018年04月DynamicAnalysesofRCColumnsSubjectedtoLateralImpactLoadingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangYongqiSupervisor：Prof.CaiJianSuHengqiangSouthChinaUniversityofTe

2、chnologyGuangzhou,China分类号:∷TUsTs学校代号:10“1学号∶多0152∷上00jsOs华南理∷工大学硕士:学位论文水平冲:击作用下钢筋混凝土柱∴的动力晌应研∷究国家自然科学基金(5157眨弱),广东省自然科学基金(2o17AO3∞13%ω,南理工大学中央高校基本科研业务费⒓017M嬲〃)作者姓名●芏永琦指导教∷师姓名∷、职称

3、察健∷教授∷∷苏∴恒强高级工程师申请学位级别t工程顸士工程∴领域名称o{建筑与土木工程∷论文形式●臼产品研发□∷工程设计囝∵应用研究口王程目管理□调∷研报告`顼研充方向:钢·漉凝土组合结

4、构论文提交日期::2018年04月16∷日论文答辩日枷冫叫氵年。∷钼啄日学位搜予单位:华南理工大学学位授予日期:年月日ξ胥委员:华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成杲作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:婊日期:∶州氵年0‘月刂泊锖学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定

5、,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许学位论文被查阅(除在保密期内的保密论文外);学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于:□保密,在_年解密后适用本授权书。卩不保密,同意在校园网上发布,供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览;同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》,传播学位论文的全

6、部或部分内容。“”(请在以上相应方框内打√)作者签名:彡耔石甸日期:z'丨氵·°亻、°5日期:冫Ig、°‘。饣霈晷蝥蜇鸶晷鲰络电子邮箱:scutyqwang@fox1naⅡ。∞m联系地址(含邮编):广州市天河区五山路华南理工大学7号楼(510“0)摘要目前，钢筋混凝土构件不仅大量用于房屋建筑中，还被广泛运用于港口码头、桥梁等容易遭到船舶、车辆撞击的结构中。相比于常见的自重、活荷载以及恒载等静态或准静态荷载，冲击荷载的瞬时性以及强烈性往往会导致更大的能量被集中释放出来。而作为主要受力构件，钢筋混凝土柱的破坏会导致上部结构的连续倒塌，带来严重

7、后果。因此，对冲击荷载作用下柱子的动力响应进行深入研究具有十分重要的工程及理论意义。(1)本文制作了三种方形截面(边长分别为120mm，150mm以及180mm)共12个带轴压的试件分别进行静载试验，冲击试验以及冲击后剩余承载力试验研究，并将加载点置于柱顶。基于傅里叶变换提出了一种滤波手段，得到了三种加载方式下混凝土柱的破坏模式、加载点荷载-位移曲线、冲击试验中的动力放大系数等关键指标，分析对比了不同冲击质量、损伤程度下试件的抗弯承载力、位移等变化特征。通过将高速摄像机拍摄到的柱头-小车接触画面与冲击力时程曲线进行对照分析，对整个撞击过程

8、进行了细致研究。(2)基于有限元分析软件LS-DYNA对试件进行数值模拟，得到了与试验吻合程度较高的结果。对通过温度法施加柱顶轴力的原理及实现过程进行了论证，并验证了其合理性和有效性。针对数值模拟结果，分析了截面弯曲刚度、冲击质量等因素对应变、能量分配方式等的影响，并分析了整个撞击过程中能量的吸收与释放原理。同时，结果还表明，冲击作用发生时试件的惯性效应不可忽略，但可以通过模态分析剔除其影响，以得到试件真实的动态抗力。此外，通过对模型塑性应变分布图进行研究，提出了一种加固措施。(3)基于位移与冲击质量及速度相关的事实，以试件截面、冲击质量

9、以及速度为变量对113个试件模型进行参数化分析，得到了试件冲击点处最大位移影响曲面。并基于最小二乘法编制程序进行曲面拟合，得到了精确的结果，方程可用于求解指定截面试件在给定质量-速度组合时的冲