汽車撞擊下鋼筋混凝土框架的動態(tài)響應(yīng)及損傷機理研究.pdf

1、為了研究汽車撞擊作用下鋼筋混凝土柱及鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)、損傷機理、破壞模式及簡化模型，本文運用大型通用分析軟件ANSYS/LS-DYNA建立了不同柱高、承受不同豎向荷載的鋼筋混凝土柱及不同跨度的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型。在汽車撞擊作用下，對比了不同參數(shù)對鋼筋混凝土柱的影響，分析了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的損傷機理和倒塌模式，研究了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的簡化模型。
　　(1)通過模擬輕型卡車撞擊剛性墻面的試驗，驗證了本文所用的

2、輕型卡車模型的可靠性;通過模擬鋼筋混凝土梁的落錘試驗，驗證了本文所建的鋼筋混凝土柱和框架結(jié)構(gòu)有限元模型的可靠性;通過模擬中型貨車撞擊防撞柱的試驗，驗證了有限元模擬汽車與柱之間相互作用的有效性。
　　(2)研究了鋼筋混凝土柱的高度、柱頂豎向荷載、汽車碰撞方式等參數(shù)對鋼筋混凝土柱的動態(tài)響應(yīng)和損傷破壞的影響。結(jié)果表明:被撞柱越高，其動力反應(yīng)越大，損傷破壞越嚴重;一定范圍內(nèi)的豎向荷載，在一定程度上能提高被撞柱的斜截面承載力，增強其抗撞性能

3、;但是超過一定限度后，柱頂豎向荷載的二階效應(yīng)會增強被撞柱的動力響應(yīng)，加速其破壞;側(cè)向碰撞時，汽車車身發(fā)生偏移和扭轉(zhuǎn)，與被撞柱的相互作用力減小，但被撞柱會受到雙向力和扭矩作用，破壞更加嚴重。倒車碰撞時，被撞柱的損傷破壞比車頭撞擊下更加具有危害性。
　　(3)研究了不同跨度下鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的角柱和邊中柱分別在汽車不同速度撞擊下的動態(tài)響應(yīng)及損傷機理。結(jié)果表明:在汽車同一速度撞擊下，汽車撞擊角柱和邊中柱的損傷破壞過程基本相同;碰撞力峰

4、值與汽車撞擊速度呈線性關(guān)系;我國規(guī)范對汽車等效碰撞力的取值略偏于不安全;被撞柱柱底發(fā)生彎剪破壞，柱頂發(fā)生剪切破壞;相鄰的梁柱節(jié)點和梁板交界部位損傷破壞最為嚴重;框架結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)具有局部性，發(fā)生了局部倒塌。汽車撞擊作用對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的影響只與被撞柱及周圍相鄰構(gòu)件有關(guān)，與遠端結(jié)構(gòu)無太大關(guān)系。
　　(4)研究了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在汽車撞擊作用下的簡化模型，提出了一種等效的邊界約束條件來簡化整體框架結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:汽車撞擊鋼筋混凝