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钢管混凝土墩柱CFRP抗爆加固研究
| 论文题名： | 钢管混凝土墩柱CFRP抗爆加固研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土墩柱;CFRP加固;抗爆性能;流固耦合 |
| 摘要： | 近年来，恐怖爆炸袭击以及意外爆炸事件频繁发生，不仅对社会造成了巨大的经济损失，而且造成了大量的人员伤亡。对桥梁结构进行抗爆设计和研究显得愈发重要，而桥梁受到爆炸冲击作用而发生倒塌的关键原因在于墩柱的破坏，提高墩柱的抗爆能力能够明显提升桥梁结构的整体安全水平。钢管混凝土墩柱因其优良性能在现代工程中广泛应用，对钢管混凝土墩柱的抗爆加固进行研究有十分重要的理论意义和工程应用价值。本文对CFRP加固钢管混凝土墩柱的抗爆性能做了系统研究，主要内容和成果如下: (1)粘贴CFRP加固能够显著增强钢管混凝土墩柱的抗爆性能。 采用流固耦合的方法分别建立了CFRP加固前后的圆钢管混凝土墩柱计算模型，墩底墩顶完全固结，爆炸比例距离为0.19m/kg1/3，考虑地面对冲击波的反射作用，计算圆截面钢管混凝土墩柱在爆炸荷载作用下的动力响应，对比分析了CFRP加固前后钢管混凝土墩柱的塑性应变云图、钢管Mises应力、钢管有效应变、钢管Z向应力、钢管Z向应变、构件最大位移以及残余变形等爆炸效应。 (2)墩底无论是扩大基础还是桩基础，墩顶固定支座的CFRP钢管混凝土墩柱比墩底滑动支座的CFRP钢管混凝土墩柱具有更好的抗爆性能。 建立矩形截面CFRP钢管混凝土墩柱模型，将墩顶支座钢板局部区域简化为刚性体，采用弹簧单元模拟桥梁上部结构对墩柱顶部的约束限制，墩底全固结模拟墩底扩大基础;以土弹簧模拟土体对桩的侧向约束，从而模拟桩基础。爆炸比例距离为0.63m/kg1/3，采用CONWEP方法计算爆炸荷载，分别在墩底扩大基础和桩基础两种墩底约束工况下，对墩顶固定支座与滑动支座两种墩顶约束状态的CFRP钢管混凝土墩柱进行了爆炸动力响应对比分析。 (3)与CFRP加固的扩大基础钢管混凝土墩柱相比，CFRP加固的桩基础钢管混凝土墩柱具有“以柔克刚”的抗爆特点，即变形增大、内力减小。 桩土相互作用使得墩柱变柔，爆炸荷载作用下桩基础墩柱的最大位移要大于扩大基础墩柱的最大位移，桩基础墩柱钢管和CFRP的应力、应变等响应均小于扩大基础墩柱的相应响应。在桥梁墩柱抗爆设计中需要根据实际工程要求选择合适的墩顶支座类型和墩底基础类型。 |
| 作者： | 王勇楠 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 亓兴军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东建筑大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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