[發明專利]一種近場爆炸下簡支鋼筋混凝土梁彎曲動抗力計算方法

在審

• 申請號: 202011309195.X
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112464337A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 魏巍;張玉磊;毛伯永;焦文俊;翟紅波
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

本發明公開了一種近場爆炸下簡支鋼筋混凝土梁彎曲動抗力計算方法，可根據結構當前的跨中撓度、跨中速度計算出彎曲抗力。本發明首先根據炸藥質量與爆心距擬合出結構表面沖擊波壓力載荷數學模型，然后計算出結構彈性曲率方程及彎曲撓曲線方程，進一步建立彈性、塑性運動階段跨中撓度?跨中曲率關系以及跨中速度?跨中曲率率關系，并通過截面截面層分析方法獲取跨中彎矩，最后根據載荷?彎矩關系計算出結構彎曲動抗力。

技術領域

本發明屬于毀傷評估領域，主要涉及一種近場爆炸下簡支鋼筋混凝土梁彎曲動抗力計算方法。

背景技術

近幾年，國際上恐怖襲擊事件不斷，同時國內也頻繁發生危險品意外爆炸事件，這對深入研究爆炸沖擊波作用下鋼筋混凝土建筑的防護機理提出了更加迫切的需求。目前，均布沖擊波作用下鋼筋混凝土構件的彎曲破壞效應已經開展了大量研究工作，近些年，國內外很多學者開始關注非均布荷載的破壞效應，尤其是炸藥近場爆炸下結構的破壞效應。等效單自由度方法是用于研究鋼筋混凝土構件在爆炸荷載下彎曲破壞效應的重要方法之一，該方法通過將連續梁系統簡化為具有集中質量的單自由度系統，建立簡化的動力學模型，在該模型中，結構彎曲抗力函數是不可或缺的關鍵組成部分之一。

目前鋼筋混凝土構件的彎曲抗力計算存在如下問題：

1、基于均布荷載或集中載荷假設，未考慮非均布載荷特征。在近場爆炸條件下，結構表面的沖擊波壓力分布均勻性差，均布荷載或集中載荷下獲得的結構抗力數據難以準確表征非均布荷載下結構的抗力特性。

2、未考慮或簡化處理動載荷下的應變率對材料強度的增強效應。在爆炸動載荷作用下，應變率會使得材料強度遠超過靜態范圍，結構抗力也隨之增強。針對存在的以上問題，本發明專利以簡支鋼筋混凝土梁為對象，提出了一種近場非均布爆炸載荷作用下結構彎曲動抗力的計算方法。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種近場爆炸下簡支鋼筋混凝土梁彎曲動抗力計算方法，同時考慮了非均布爆炸荷載及沖擊載荷作用下的材料應變率效應，具體技術方案如下：

一種近場爆炸下簡支鋼筋混凝土梁彎曲動抗力計算方法，所述的方法包括如下步驟：

步驟1：計算炸藥到結構表面的比例距離；

步驟2：擬合爆炸沖擊波壓力分布函數；

步驟3：計算彈性段跨中撓度-跨中曲率關系；

步驟4：計算塑性段跨中撓度-跨中曲率關系；

步驟5：輸入當前跨中撓度、跨中速度；

步驟6：當結構為彈性狀態時，計算彈性跨中曲率、曲率變化率；當結構為塑性狀態時，計算塑性跨中曲率、曲率變化率；

步驟7：根據步驟6的曲率和曲率變化率計算得到跨中彎矩；

步驟8：根據跨中彎矩計算得到抗力值及抗力位移曲線。

進一步地，步驟1通過炸藥爆炸當量及炸藥爆心距確定炸藥中心到鋼筋混凝土梁結構表面的比例距離r(m/kg^1/3)，具體采用如下公式：

r＝R₁/W^1/3

其中，W為炸藥爆炸當量kg，R₁為炸藥爆心距m；

進一步地，步驟2為采用經驗公式或數值仿真，結合比例距離、炸藥爆炸當量擬合爆炸沖擊波壓力分布函數P(x)，x為梁表面沿跨度方向的坐標，坐標原點位于跨中，L為梁的長度。

進一步地，計算彈性段跨中撓度-跨中曲率關系包括如下步驟：

步驟3-1：分別計算總力及支座反力：