噴涂聚脲加固粘土磚砌體抗動(dòng)載性能試驗(yàn)研究及數(shù)值分析.pdf

1、砌體結(jié)構(gòu)是一種應(yīng)用歷史悠久的結(jié)構(gòu)類型，在當(dāng)今社會(huì)依然有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。但是砌體結(jié)構(gòu)具有脆性特征，砌體結(jié)構(gòu)的抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度相對(duì)較低，尤其在爆炸事故、恐怖襲擊中破壞較為嚴(yán)重。研究表明，恐怖襲擊中墻體和窗戶等破壞碎片是導(dǎo)致人員傷亡的主要因素?，F(xiàn)有加固技術(shù)主要是針對(duì)于提高砌體結(jié)構(gòu)抗震性能的研究，對(duì)提高砌體抗爆能力的研究較少。因此研究新的工程加固技術(shù)和設(shè)計(jì)、提高目標(biāo)砌體結(jié)構(gòu)的抗爆能力對(duì)應(yīng)對(duì)恐怖襲擊威脅具有重要的應(yīng)用意義。
　　

2、噴涂聚脲彈性體加固是一種新型加固技術(shù)。聚脲彈性體材料具有高伸長(zhǎng)率、高強(qiáng)度、高抗沖擊性、高抗腐蝕性、抗老化，同時(shí)具備涂料、橡膠、塑料、玻璃鋼的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。噴涂聚脲彈性體加固技術(shù)具有施工快、固化快、無(wú)溶劑、不流掛等優(yōu)點(diǎn)。與其它材料相比，聚脲材料的使用范圍更加廣泛，特征更加明顯。近年來(lái)，國(guó)外對(duì)該技術(shù)應(yīng)用于加固砌體結(jié)構(gòu)的研究發(fā)展很快。研究發(fā)現(xiàn)，噴涂聚脲彈性體可提高砌體結(jié)構(gòu)的抗爆能力，降低破壞碎片的產(chǎn)生。國(guó)外噴涂聚脲彈性體加固砌體抗爆試驗(yàn)研究主要集

3、中于國(guó)外普遍使用的空心加氣混凝土磚砌體結(jié)構(gòu)，砌塊材料特征和結(jié)構(gòu)與我國(guó)砌塊相差較大。國(guó)外砌體結(jié)構(gòu)在爆炸載荷作用下易出現(xiàn)迎爆面破碎現(xiàn)象，影響聚脲增強(qiáng)砌體抗爆能力機(jī)理的深入研究。目前，國(guó)內(nèi)并未開(kāi)展噴涂聚脲彈性體加固砌體結(jié)構(gòu)的爆炸試驗(yàn)研究，相關(guān)的有限元計(jì)算主要以國(guó)外加固砌體爆炸試驗(yàn)為基礎(chǔ)。
　　本文從試驗(yàn)研究、有限元計(jì)算兩個(gè)方面關(guān)注聚脲加固厚度、聚脲加固模式、聚脲參數(shù)改變對(duì)噴涂聚脲加固粘土磚砌體墻的抗爆性能的影響。
　　對(duì)3片無(wú)支撐

4、粘土磚構(gòu)筑的足尺砌體單墻進(jìn)行了未加固、有聚脲加固的爆炸載荷加載試驗(yàn)，對(duì)比分析了加固前后墻體的破壞模式和聚脲彈性體作用，結(jié)果表明聚脲彈性體可提高無(wú)支撐墻體的抗爆能力;對(duì)9片有支撐條件的粘土磚構(gòu)筑的足尺砌體單墻進(jìn)行了無(wú)加固、迎爆面加固、雙面加固、雙面不同厚度加固的爆炸載荷加載試驗(yàn)，研究有支撐條件下加固模式、加固厚度對(duì)噴涂聚脲加固砌體單墻的抗爆能力的影響，對(duì)比分析不同加固模式、加固厚度下砌體單墻的破壞特征以及聚脲彈性體的作用。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，背

5、爆面噴涂聚脲彈性體可有效包覆砌體單墻在爆炸載荷作用下產(chǎn)生的爆炸碎片;聚脲彈性體加固能降低粘土磚構(gòu)筑的砌體單墻的位移和變形量，顯著提高砌體單墻的抗爆能力。
　　對(duì)6個(gè)粘土磚構(gòu)筑的縮尺框架填充結(jié)構(gòu)進(jìn)行了雙面加固模式下的爆炸載荷加載試驗(yàn)，研究無(wú)加固縮尺框架填充砌體墻的破壞模式和承載的爆炸極限壓力，探索聚脲彈性體增強(qiáng)框架填充墻抗爆能力的機(jī)理。探討了現(xiàn)有砌體破壞評(píng)估準(zhǔn)則對(duì)聚脲彈性體加固粘土磚構(gòu)筑的框架填充墻破壞的適用性。研究發(fā)現(xiàn)，雙面加固模

6、式下框架填充墻有較大的抗爆能力，聚脲彈性體可有效包覆框架填充墻在爆炸載荷作用下產(chǎn)生的致傷碎片;現(xiàn)有砌體破壞評(píng)估準(zhǔn)則不適用于聚脲彈性體加固粘土磚構(gòu)筑的框架填充墻的破壞程度判定。
　　利用LS-DYNA有限元分析軟件，建立了15片粘土磚構(gòu)筑的縮尺框架填充墻的分離式有限元模型，模擬不同工況條件下填充墻體的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，探索爆炸藥量、不同加固模式、不同加固厚度對(duì)加固填充墻體抗爆能力的影響，對(duì)比分析迎爆面和背爆面聚脲彈性體的作用。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，迎爆

7、面彈性體材料厚度的增加可明顯提高填充墻體的抗爆能力，背爆面加固聚脲厚度增加對(duì)墻體抗爆能力的增加無(wú)明顯效果，雙面加固模式下的墻體抗爆能力明顯高于其它加固模式下墻體的抗爆能力。
　　利用LS-DYNA有限元分析軟件，建立了12片粘土磚構(gòu)筑的縮尺框架填充墻的分離式有限元模型，分別逐次增加迎爆面聚脲彈性體材料和背爆面聚脲彈性材料的密度和彈性模量，探索聚脲彈性體材料密度和彈性模量改變對(duì)加固填充墻體抗爆性能的影響。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，聚脲彈性體彈性模量