城市淺埋隧道襯砌結(jié)構(gòu)抗爆特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、地鐵隧道襯砌結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土構(gòu)筑。試驗和理論研究表明只靠增加襯砌厚度并不是提高抗爆能力的有效途徑，采用新型復合襯砌結(jié)構(gòu)可大幅度的提高襯砌結(jié)構(gòu)的抗爆能力。本文中復合襯砌結(jié)構(gòu)系指以鋼筋混凝土為主體，中間含泡沫吸能材料層的一種襯砌結(jié)構(gòu)型式。 論文研究所采用的方法是通過選擇合理的材料模型和材料參數(shù)，應用LS-DYNA非線性動力分析通用有限元程序?qū)ξ挥谏巴林械牡罔F隧道襯砌結(jié)構(gòu)進行數(shù)值模擬，并結(jié)合應力波理論進行分析。本文研究應力波在復合

2、襯砌結(jié)構(gòu)中傳播和衰減規(guī)律，單一襯砌結(jié)構(gòu)及復合襯砌結(jié)構(gòu)在侵徹爆炸載荷作用下的動力響應和破壞形式，以及復合襯砌結(jié)構(gòu)中間層材料，泡沫混凝土層厚度和位置對結(jié)構(gòu)抗爆性能的影響。 研究表明，泡沫混凝土層的存在，改變了應力波傳播的狀態(tài)，泡沫材料對爆炸沖擊波有很大的反射和衰減作用。泡沫材料有較大的變形和吸能作用，變形過程中的泡沫混凝土本身吸收了一部分能量，復合襯砌結(jié)構(gòu)的總能量有所降低，降低的幅度達到了大約97.3％。 在侵徹爆炸作用下，

3、單一襯砌結(jié)構(gòu)與復合襯砌結(jié)構(gòu)動力響應有很大的不同，單一襯砌結(jié)構(gòu)的破壞形式主要為沖切破壞，主要是材料相應的結(jié)果。復合襯砌結(jié)構(gòu)外拱的破壞形式基本上屬于沖切破壞，內(nèi)拱主要表現(xiàn)為拱的壓彎破壞，是材料和結(jié)構(gòu)的耦合作用。 計算表明，選用的空氣，砂土，泡沫混凝土三種不同材料中間層的復合襯砌結(jié)構(gòu)中，含泡沫混凝土層的復合襯砌結(jié)構(gòu)抗爆性能提高最大，得出最佳中間吸能層材料密度約為鋼筋混凝土的31.8％。復合襯砌結(jié)構(gòu)中泡沫混凝土的較優(yōu)厚度應該為結(jié)構(gòu)拱厚度