远距离爆炸下轻钢结构倒塌分析

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近几年来,危化品爆炸事件时有发生,造成了重大经济损失和人员伤亡。爆炸事故现场发现,爆源周围轻钢结构破坏严重,有些甚至完全倒塌。因此,有必要研究轻钢结构抗爆性能以减轻其爆炸破坏程度。本文主要从远距离爆炸下爆炸波与轻钢结构相互作用模拟,作用于轻钢结构迎爆面、顶面爆炸荷载分布规律及预测,以及门式刚架、平面桁架和空间桁架结构在远距离爆炸作用下动力响应及倒塌破坏三个方面进行研究,主要工作包括以下几个方面:(1)采用AUTODYN中Remap技术,运用两步分析法模拟爆炸波传播及其与结构相互作用,建立远距离爆炸下爆炸波与轻钢结构相互作用数值模型。数值模拟结果与UFC3-340-02试验数据进行比较,验证了该数值模型的正确性。(2)分析了爆炸作用下轻钢结构迎爆面及顶面上爆炸荷载大小及分布规律。结果表明:在结构迎爆面上距离迎爆面中线一定范围内存在一个核心区,该区域里反射波强度高,正反射超压峰值和正反射冲量变化较小。据此提出了轻钢结构迎爆面及顶面上爆炸荷载参数的预测公式,并提出了适合轻钢结构进行爆炸作用下动力响应分析的爆炸荷载简化模型。(3)分析了门式刚架在远距离爆炸作用下的动力响应和倒塌破坏过程。对比分析实际爆炸距离一定、炸药当量一定时不同比例距离下门式刚架受到爆炸荷载作用的动力响应。总结了门式刚架在爆炸作用下的破坏形式,并给出了门式刚架的薄弱部位,为有抗爆要求的门式刚架提出设计建议。分析了墙面设置窗口对远距离爆炸作用下门式刚架动力响应的影响。(4)分析了平面桁架和空间桁架结构在远距离爆炸作用下的动力响应和倒塌破坏过程。总结了平面桁架和空间桁架在爆炸作用下的破坏形式,给出了平面桁架的薄弱部位,为有抗爆要求的平面桁架提出设计建议。
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