单向纤维增强复合材料增强混凝土板在爆炸冲击荷载下的性能研究

摘要整理

采用ABAQUS/CAE有限元软件建立了单向钢筋混凝土板在空中爆炸冲击荷载作用下的力学行为模型。利用多个已发表的经验公式模拟不同炸药装药量和距离组合下的空中爆炸压力P(t)。峰值超压数据来自澳大利亚阿德莱德大学土木、环境与采矿工程学院2009年进行的四块普通钢筋混凝土(NRC)板现场爆炸试验，试验板尺寸为2000 mm×1000 mm×100 mm。混凝土板采用双层配筋，主弯曲方向采用直径12 mm的HYSD钢筋，间距100 mm(ρ=1.34%)；垂直方向采用间距200 mm的钢筋(ρ=0.74%)。有限元分析采用基于塑性的混凝土损伤模型和ABAQUS显式求解器。对比分析了试验结果与有限元预测结果，包括最大跨中位移和混凝土板损伤情况，两者吻合良好。利用验证后的模型，研究了用等强度纤维增强复合材料(FRP)筋替代25%常规钢筋的混凝土板性能，替换位置包括受压面、受拉面及两个面。所采用的FRP筋包括：(1)芳纶纤维增强复合材料(AFRP)、(2)玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)、(3)碳纤维增强复合材料(CFRP)和(4)玻纤增强复合材料(GFRP)。同时对比分析了50%替换钢筋的结果。研究表明FRP筋替代可提高混凝土板的强度和延性。

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