城市淺埋隧道襯砌結(jié)構(gòu)抗爆特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、地鐵隧道襯砌結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土構(gòu)筑。試驗(yàn)和理論研究表明只靠增加襯砌厚度并不是提高抗爆能力的有效途徑，采用新型復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)可大幅度的提高襯砌結(jié)構(gòu)的抗爆能力。本文中復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)系指以鋼筋混凝土為主體，中間含泡沫吸能材料層的一種襯砌結(jié)構(gòu)型式。 論文研究所采用的方法是通過選擇合理的材料模型和材料參數(shù)，應(yīng)用LS-DYNA非線性動力分析通用有限元程序?qū)ξ挥谏巴林械牡罔F隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬，并結(jié)合應(yīng)力波理論進(jìn)行分析。本文研究應(yīng)力波在復(fù)合

2、襯砌結(jié)構(gòu)中傳播和衰減規(guī)律，單一襯砌結(jié)構(gòu)及復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)在侵徹爆炸載荷作用下的動力響應(yīng)和破壞形式，以及復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)中間層材料，泡沫混凝土層厚度和位置對結(jié)構(gòu)抗爆性能的影響。 研究表明，泡沫混凝土層的存在，改變了應(yīng)力波傳播的狀態(tài)，泡沫材料對爆炸沖擊波有很大的反射和衰減作用。泡沫材料有較大的變形和吸能作用，變形過程中的泡沫混凝土本身吸收了一部分能量，復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)的總能量有所降低，降低的幅度達(dá)到了大約97.3％。 在侵徹爆炸作用下，

3、單一襯砌結(jié)構(gòu)與復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)有很大的不同，單一襯砌結(jié)構(gòu)的破壞形式主要為沖切破壞，主要是材料相應(yīng)的結(jié)果。復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)外拱的破壞形式基本上屬于沖切破壞，內(nèi)拱主要表現(xiàn)為拱的壓彎破壞，是材料和結(jié)構(gòu)的耦合作用。 計(jì)算表明，選用的空氣，砂土，泡沫混凝土三種不同材料中間層的復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)中，含泡沫混凝土層的復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)抗爆性能提高最大，得出最佳中間吸能層材料密度約為鋼筋混凝土的31.8％。復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)中泡沫混凝土的較優(yōu)厚度應(yīng)該為結(jié)構(gòu)拱厚度