课题基金 / 基金详情

RPC加固混凝土框架动态性能与抗爆设计方法研究

批准号:
52078169
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
侯晓萌
依托单位:
学科分类:
结构工程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
侯晓萌

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
活性粉末混凝土(RPC)具有高韧性、高耐久性、高强重比的特点,RPC加固钢筋混凝土(RC)形成RPC-RC结构,是土木工程可持续发展的重要途径。爆炸事故频发,尚缺乏爆炸荷载作用下RPC-RC框架动态性能与破坏模式研究。本项目主要研究:(1)基于RPC动态轴拉性能试验与断裂力学,揭示RPC动态轴拉断裂机制,建立动态受拉应力-应变关系计算模型;(2)基于动态黏结试验与损伤力学,揭示RPC-RC界面动态黏结性能规律与破坏模式,建立数学表达;(3)基于爆炸试验与有限元分析,揭示动态黏结性能、轴拉和爆炸升温对RPC-RC柱动力响应与破坏机制的影响规律,提出基于超压-冲量(P-I)曲线的RPC-RC柱损伤评估方法;(4)提出RPC-RC框架结构抗爆性能数值分析与设计方法,揭示RPC提升抗爆性能的机理。研究成果为RPC加固RC抗爆设计提供科学依据,为土木工程可持续发展与“一带一路”建设提供有力保障。
英文摘要
RPC is a promising building material, with good toughness, good durability and high strength to weight ratio. RPC strengthen reinforced concrete(RC) structure is an important way for the sustainable development of civil engineering.Accidental explosions take place frequently. Dynamic response law and failure mechanism of RPC-RC structures need to be researched.(1)Based on dynamic axial tensile test of RPC by Split Hopkinson Press Bar and fracture mechanics, to reveal the dynamic toughening mechanism of RPC. The calculation formula of dynamic tensile stress-strain relationship including fiber effect and strain rate effect should be established.(2) Based on the dynamic bonding test and damage mechanics, to reveal the dynamic response law and failure mechanism of RPC-RCinterface. The calculation formula of dynamic bonding-slip relationship should be established.(3) Based on explosive test and finite element analysis, the effect of bonding performance, tensile proterties and blast-induced temperature on the dynamic response and failure mechanism of RPC-RC columns should be revealed.The protective performance assessment method and the damage assessment method of RPC columns based on P-I curves can be proposed. (4)The blast resistance design method and modelling mehtod of RPC-RC frame subjected to blast load should be revealed. The mechanism of improving the protective performance of RC frames by RPC can be revealed. Research results can provide scientific evidence for design of RPC strengthen RC structures subjected to blast,which is also the effective support for the sustainable development of civil engineering and “One belt, one road” construction.
1、揭示了应变率、不同纤维种类和掺量对RPC动态受拉性能的影响,建立了考虑纤维掺量和应变率影响的钢纤维RPC抗拉强度增大系数和动态受拉吸能能力的计算公式。提出了基于总吸能等效原则以确定钢纤维RPC受拉破断点的方法,建立了考虑动态韧性特点的钢纤维RPC受拉应力-应变模型。.2、揭示了RC-RPC界面黏结滑移动态响应,分析了粘结滑移速率、RPC强度、界面类型以及掺入纤维等因素对RC-RPC界面黏结强度的影响,建立了RPC-RC动态抗剪粘结强度公式。分析了准静态与动态加载下钢板与RPC界面黏结失效过程与破坏模式,揭示了滑移率对钢板与RPC界面黏结强度与峰值滑移的影响规律,提出了钢板与RPC界面黏结强度与峰值滑移动态提高因子计算公式。.3、完成了RC柱内部爆炸试验,发现RC柱中心破坏长度、柱边缘破坏长度、纵筋弯曲变形及裸露长度随纵筋直径和箍筋直径的增大而减小,随箍筋间距的减小而减小。完成了RPC-RC柱抗冲击试验,发现RPC-RC柱的抗冲击性能明显优于RC柱。揭示了RPC夹芯管加固前后RC柱受爆失效模式。发现了RPC夹芯管与RC柱设计参数和爆炸参数对加固后RC柱受爆支座转角与竖向承载力损失比的影响规律,提出了基于RPC夹芯管的RC柱抗爆性能提升方法。建立了RC柱、RPC-RC柱抗爆性能有限元模型,揭示了RPC加固层参数、轴压比、炸药位置对RPC-RC柱动态响应及损伤程度的影响。揭示了RPC加固层参数、柱尺寸、混凝土抗压强度、纵筋配筋率、配箍率对RPC-RC柱P-I曲线的影响。.4、基于LS-DYNA建立了三层三跨RC框架、RPC框架和RPC与RC混合框架(RPC-RC)有限元模型,提出了RPC-RC 框架结构动态反应数值模拟与抗爆设计方法,揭示了爆炸荷载作用下RPC-RC 框架结构破坏机制。对三种框架结构的底层角柱或边柱施加爆炸荷载,发现在炸药当量为20kg,爆炸距离为1m时,RC框架发生连续倒塌,RPC框架最大变形为2mm,RPC-RC框架结构最大变形为8mm。.5.结合项目研究,发表SCI论文13篇,授权发明专利1项,获福建省科技进步二等奖1项,侯晓萌入选黑龙江省专业技术领军人才梯队后备带头人,孙鹏进入哈工大力学博士后流动站,培养博士生4人(其中3人已毕业并获得博士学位,1人在读),硕士研究生6人(其中4人已毕业并获得硕士学位,2人在读)。
活性粉末混凝土高温爆裂规律与抗火设计方法研究
  • 批准号:
    51578184
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    侯晓萌
  • 依托单位:
爆炸和火灾下活性粉末混凝土板受力性能与破坏模式
  • 批准号:
    51208146
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    侯晓萌
  • 依托单位:
国内基金
海外基金