项目名称: 基于耦合模型的含金属泡沫保护层钢筋混凝土构件抗爆性能分析与实验研究

项目编号: No.51278326

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 建筑科学

项目作者: 吴成清

作者单位: 天津城建大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 金属泡沫材料具有耐高温、耐腐蚀和高吸能效率的优点,非常适合作为结构抗爆外保护装置,其优越的减爆性能已为多次爆炸试验所验证。项目围绕泡沫保护钢筋混凝土构件的抗爆性能及其应用,考虑泡沫保护层、钢筋混凝土构件和爆炸荷载之间的动力相互作用,结合数值分析和模型实验展开研究:首先通过虚拟微观材料实验确定泡沫材料动力特性,并建立精细的构件弯矩转角模型,分别采用非线性连续弹簧单元和铁摩辛柯梁单元模拟保护层和构件,由此建立一种高效实用的耦合分析模型,并利用抗爆实验验证其精度。通过参数分析,研究整体构件的爆炸破坏规律和泡沫材料的减爆效能。最后,应用荷载-泡沫层-构件耦合模型计算分析给出压力-冲量曲线图,据此提出泡沫铝保护构件抗爆设计方法和破坏评估标准。项目着力揭示泡沫保护钢筋混凝土构件的抗爆机理,为结构抗爆减爆设计提供科学实用的计算模型和指导意见,以期最大限度地降低恐怖袭击及其他偶然爆炸造成的生命财产损失。

中文关键词: 泡沫铝;钢筋混凝土构件;抗爆性能;数值分析;

英文摘要: Metal foam is very attractive for use in mitigating blast effects on structures due to the advantages of high temperature resistant, corrosion resistance and high energy absorption efficiency. Recent study on blast testing aluminum foam protected reinforced concrete (RC) slabs has demonstrated that the response is significantly reduced due to the metallic foam cladding. In this project a coupled load cladding structure model based on the finite element technique is developed to quantify the interaction between the cladding, reinforced concrete beam and blast loads. In the coupled load cladding structure interaction model the RC beam is modeled as small regions referred to as hinges together with large non-hinge regions while with microstructure model the foam cladding layer over the RC beam is modeled with an idealized lumped mass spring system which considers deformation of the foam layer in the loading direction. Field blast tests will be carried out for validation of the coupled load cladding structure interaction model. The validated model is then used to conduct parametric studies to derive normalized P-I diagram to facilitate the development of cost-effective engineering design tools for cladding protected RC members. It will enable design engineers to take advantage of the desirable properties of cellular

英文关键词: Metal foam;RC component;blasting resistant performance;numerical simulation;

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