撞击荷载下钢筋混凝土柱动力响应的数值研究

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1、第32卷第2期Vol.32No.2工程力学2015年2月Feb.2015ENGINEERINGMECHANICS53文章编号：1000-4750(2015)02-0053-11撞击荷载下钢筋混凝土柱动力响应的数值研究1121程小卫，李易，陆新征，闫维明(1.北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京100124；2.清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京100084)摘要：为了研究撞击荷载下钢筋混凝土柱的动力响应，该文基于有限元软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土构件碰撞模拟分析的数值模型。对经

2、典钢筋混凝土梁落锤试验进行数值模拟，分析表明该数值模型能够较好的模拟钢筋混凝土构件碰撞过程中的撞击力和变形发展。基于该模型该文研究了不同因素对刚体碰撞钢筋混凝土柱动力变形和撞击力的影响，包括撞击体速度、质量和形状，钢筋混凝土柱纵向配筋率、配箍率和混凝土轴心抗压强度以及材料应变率。分析表明钢筋混凝土柱在撞击作用下的破坏模式主要包括：局部损伤型、整体破坏型和局部破坏型。影响撞击力曲线变化的因素可分为三种：撞击体自身的因素，影响柱体刚度的因素和影响柱体材料强度的因素。各种因素对撞击力峰值、撞击力平台值和撞击持时分别具有

3、不同的影响规律。这些规律将为建立建筑结构倒塌分析的简化撞击力模型提供参考。关键词：撞击荷载；钢筋混凝土柱；动力响应；数值分析；失效模式中图分类号：TU375.3文献标志码：Adoi:10.6052/j.issn.1000-4750.2014.03.0229NUMERICALINVESTIGATIONONDYNAMICREPONSEOFREINFORCEDCONCRETECOLUMNSSUBJECTEDTOIMPACTLOADING1121CHENGXiao-wei,LIYi,LUXin-zheng,YANWei-

4、ming(1.BeijingKeyLaboratoryofEarthquakeEngineeringandStructuralRetrofit,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China;2.KeyLaboratoryofCivilEngineeringSafetyandDurabilityofMinistryofEducation,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Tostudythedynam

5、icresponseofreinforcedconcrete(RC)columnssubjectedtotheimpactloading,anumericalmodelisestablishedfortheimpactanalysisofRCstructuralmembersbasedontheLS-DYNAfiniteelementcode.ThetypicaldrophammertestsonRCbeamsaresimulatedsoastoconfirmthattheimpactloadingandstru

6、cturaldeformationcanbeaccuratelycapturedviathedevelopedmodel.Basedonthemodel,theeffectofvariousfactorsontheimpactloadandthestructuraldeformationoftheRCcolumnsisinvestigated.Thefactorsarethevelocity,themassandtheshapeoftheimpactor,thelongitudinalandtransverser

7、einforcementratiosofthecolumns,thestrengthofconcreteandthestrainrateofmaterial.ThreetypicaldamagemodesoftheRCcolumnssubjectedtoimpactloadingarefoundfromthenumericalanalysis,includingalocaldamagemode,aglobalbendingfailuremodeandalocalshearfailuremode.Thefactor

8、swhichinfluencetheimpactloadingcanbe———————————————收稿日期：2014-03-24；修改日期：2015-01-05基金项目：国家自然科学基金项目(51208011)；北京市教委科研计划项目(KM201310005025)；国家博士后科学基金项目(2012M510301)；北京市博士后科研项目(2012ZZ-13)通讯作者：