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爆炸荷载作用下RC桥梁压力场分布及破坏形态研究
| 论文题名： | 爆炸荷载作用下RC桥梁压力场分布及破坏形态研究 |
| 关键词： | RC桥梁;桥面板;数值模拟;压力场分布;破坏形态;爆炸荷载 |
| 摘要： | 近年来，恐怖袭击或汽车炸弹等引起的桥梁爆炸事故时有发生，而桥梁是公共交通运输系统的重要枢纽，若其在爆炸事故中发生损坏或者倒塌，会给社会的经济发展及人们的日常生活带来极为严重的不利影响，甚至还将危机人们的生命安全。因此，桥梁结构在抗爆方面的防护设计引起了桥梁结构工程师的广泛关注。本文利用有限元分析软件AUTODYN数值模拟自由空气爆炸和车载炸弹爆炸时桥面板所承受的超压荷载场分布，并在某现有桥梁设计资料基础上，开展RC桥梁在爆炸荷载作用下的数值模拟研究。主要的研究工作和成果如下： （1）介绍自由空气爆炸冲击波的形成和传播机理，采用 AUTODYN对自由空气中爆炸荷载进行数值模拟，分析了空气网格尺寸和装药量对爆炸荷载模拟结果的影响，并将数值模拟结果与经验公式结果进行比较分析，从而得到提高数值模拟时计算精度的方法。 （2）桥梁结构在汽车炸弹作用下数值模拟时，汽车炸弹不能采用TNT直接模拟，应考虑车辆底板对爆炸冲击波传播的阻挡作用。本文通过显示动力有限元软件AUTODYN分别建立空气爆炸和车载炸弹爆炸时的三维有限元模型，得到桥上爆炸（自由空气爆炸和车载炸弹爆炸）时桥面板的爆炸荷载压力场分布，从而确定车载炸弹爆炸数值模拟时车辆底板的必要性。 （3）自由空气爆炸时桥面板的爆炸荷载压力场分布呈“单峰形”，其荷载场分布形状与起爆位置无关，峰值出现位置与TNT起爆位置有关，峰值均出现在爆心在桥面板上的投影处。 （4）车载炸弹爆炸时桥面超压荷载场压力场分布均出现“凹形波谷”，根据钢板对桥面板爆炸荷载的影响可将其分为四个区域：爆炸冲击波无影响的爆炸冲击波隔离区，且爆炸冲击波隔离区的形状与钢板有关；爆炸荷载衰减区；爆炸荷载加强区；爆炸荷载无影响区。 （5）通过有限元软件AUTODYN数值模拟钢筋混凝土板在空气中爆炸荷载作用下的破坏形态和爆炸冲击波在空气中的传播过程，并将数值结果与前人爆炸试验结果进行比较来验证AUTODYN数值模拟的可行性。 （6）基于某现有连续刚构桥梁的设计资料，对整个桥梁在爆炸荷载作用下的动力响应和破坏进行数值模拟，通过改变起爆位置及装药量研究比例距离对桥梁结构破坏形态的影响。随着爆心与桥梁结构距离的增大，桥梁结构的破坏形态依次表现为局部的震塌破坏、剪切破坏及延性的弯曲破坏。 |
| 作者： | 唐杏红 |
| 专业： | 公路桥梁与渡河工程 |
| 导师： | 胡志坚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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