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爆炸荷载作用下节段拼装桥墩冲击波反射超压分布规律研究
| 论文题名： | 爆炸荷载作用下节段拼装桥墩冲击波反射超压分布规律研究 |
| 关键词： | 节段式桥墩;爆炸冲击波;反射超压;分布规律;数值模拟 |
| 摘要： | 近年来在全球各地区冲突和恐怖袭击事件一直在不断发生，重要的桥梁和大型标志性的建筑等都会成为恐怖主义袭击或军事打击的潜在目标。同时，各种由于交通运输事故导致的爆炸事件也层出不穷，而桥梁作为关键的交通枢纽，由于爆炸事故造成桥梁损伤或倒塌将会产生巨大的损失。因此，为减小爆炸造成的损失，亟需开展桥梁抗爆研究。本文主要研究工作如下： （1）总结了国内外爆炸荷载经验计算公式，分析了不同经验公式的差异。总结了爆炸冲击的数值模拟方法和关键问题，验证了数值模拟的可靠性。 （2）通过ANSYS/LS-DYNA来建立整体式和节段式桥墩分离式模型，根据模拟分析结果，研究爆炸冲击波反射超压时程曲线，讨论了节段数目、比例距离、桥墩体系和爆心高度等关键参数对爆炸荷载作用下节段拼装桥墩反射超压的影响。对比分析爆炸荷载作用下整体式和节段式桥墩反射超压分布规律，来探究节段拼装桥墩反射超压分布规律及其关键影响因素。 （3）研究得出不同体系桥墩在不同爆炸比例距离下冲击波反射超压计算拟合公式，同时得到基于反射超压系数的反射超压计算方法。结合参考文献与数值模拟分析，理论研究推导桥墩反射超压峰值分布公式和反射超压系数公式。 主要结论如下： （1）桥墩迎爆面爆炸冲击波入射超压到达的时间早于反射超压，且反射超压峰值大于入射超压。随着测点与爆心之间的垂直距离的增大，反射超压和入射超压峰值会不断变小。距离爆心直线距离越远，冲击波到达的时间也越长。迎爆面反射超压峰值大于背爆面的反射超压峰值。 （2）在比例距离为0.3-1.5/1/3范围内，节段式桥墩节段数目及爆心高度相同的情况下，随着爆炸比例距离的减小，节段式桥墩冲击波迎爆面和背爆面反射超压会随之增大。 （3）节段数目对于节段拼装桥墩反射超压影响很小，可以忽略不计，但迎爆面爆心高度处的接缝会造成更大的反射超压，而混凝土强度在一定范围内的改变对反射超压几乎没有影响。 （4）在迎爆面上当比例距离为0.3-0.553/1/3时，节段拼装桥墩反射超压峰值大于整体式桥墩，而当比例距离为超过0.553/1/3时，整体式反射超压峰值大于节段式，然后随着比例距离不断变大，两者的差距逐渐缩小。而在背爆面上在0.3-1.5/1/3的比例距离范围内，在爆心高度处节段式桥墩背爆面反射超压小于整体式桥墩。 （5）提出了整体式和节段式桥墩反射超压计算拟合公式及基于反射超压系数的反射超压计算方法，其适用于TNT爆炸比例距离在0.3-1.5/1/3，比例高度0-0.5/1/3范围内的圆截面混凝土桥墩，并验证了其精度。 |
| 作者： | 许凯 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张于晔;王彦涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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