室内爆炸与火灾联合作用下约束钢柱损伤评估

发布时间：2018-04-26 10:24

  本文选题：爆炸 + 火灾　； 参考：《振动与冲击》2017年05期

【摘要】：结构体系提供的约束刚度和附加质量会显著影响钢柱在爆炸下的动力响应,同时火灾下结构对热膨胀的约束会导致钢柱内产生附加轴力,受力特性与无约束柱明显不同。采用引入损伤的Johnson-Cock强度模型分析了约束钢柱在室内爆炸荷载作用下的损伤情况,建立了评估约束钢柱在爆炸与火灾联合作用下破坏情况的压力-冲量-时间曲面图及表达式。为了说明结构约束的影响,将计算结果与无约束钢柱在爆炸与火灾联合作用下的破坏时间进行对比,并进一步分析了超压时程曲线形状、约束刚度及钢柱几何尺寸对P-I-t曲面图的影响。结果表明,当爆炸荷载强度较小时,约束钢柱的破坏时间早于无约束钢柱,当爆炸荷载强度较大时,约束钢柱的破坏时间晚于无约束钢柱;超压时程曲线形状参数越大,约束钢柱在爆炸作用下越易破坏;约束刚度对钢柱在爆炸与火灾联合作用下的破坏时间基本无影响;当爆炸损伤较小时,钢柱壁厚对破坏时间影响很小,当爆炸损伤较大时,钢柱壁厚度越大,钢柱越易破坏,但在压力-冲量-时间空间中,仍为壁厚越小、柱高越高的钢柱越易破坏。
[Abstract]:The restrained stiffness and the additional mass provided by the structure system will significantly affect the dynamic response of the steel column under explosion, and the thermal expansion constraint of the structure under fire will lead to additional axial force in the steel column, which is obviously different from that of the unconfined column. The damage of confined steel columns under indoor explosion load is analyzed by using the Johnson-Cock strength model with damage. The pressure-impulse time surface diagram and expression for evaluating the failure of constrained steel columns under the combined action of explosion and fire are established. In order to illustrate the influence of structural constraints, the calculated results are compared with the failure time of unconstrained steel columns under the combined action of explosion and fire, and the shape of overpressure time-history curve is further analyzed. The influence of constraint stiffness and steel column geometry on P-I-t surface diagram. The results show that the failure time of confined steel column is earlier than that of unconstrained steel column when the strength of explosion load is small, and the failure time of restrained steel column is later than that of unconstrained steel column when the explosive load strength is large, and the shape parameter of overpressure time history curve is larger. When the explosion damage is small, the wall thickness of the steel column has little effect on the failure time, and when the explosion damage is greater, the steel column wall thickness has little effect on the failure time when the explosion damage is small, and the restrained stiffness has no effect on the failure time of the steel column. The larger the thickness of the steel column, the easier it is to destroy the steel column, but in the pressure-impulse time space, the smaller the wall thickness is, the higher the column height is.
【作者单位】： 天津大学建筑工程学院;天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室;
【基金】：国家“十二五”科技支撑计划课题(2012BAJ07B05) 国家自然科学基金(50118306;51238007;51522808)
【分类号】：TU391

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