爆炸荷载作用下不同抗剪连接件组合梁动力响应及破坏模拟分析

摘要

桥梁结构多采用含有抗剪连接件的组合梁，由于意外事故可能导致汽车爆炸冲击对桥梁结构造成损伤，同时一些废弃桥梁有必要进行爆破拆除。基于此背景，有必要对含有抗剪连接件的桥梁结构进行爆炸分析。首先应用ABAQUS参照已有文献的爆炸试验验证了考虑高应变率相关混凝土本构、钢材本构的流固耦合模型的合理性，然后对爆炸荷载作用下波形钢板、开孔钢板及栓钉抗剪连接件的组合梁进行流固耦合数值模拟分析，研究三种不同抗剪连接件组合梁的破坏模式。结果表明：在2 kg球形TNT炸药爆炸荷载作用下，爆炸直接冲击导致组合梁连接件内侧混凝土失效删除，外侧混凝土剥落，临近爆点左右两侧混凝土产生较大塑性损伤。钢板类连接件破坏主要集中在圆孔与榫的连接处，爆炸过程中，栓钉连接件顶部受冲击显著，底部发生剪切破坏。对于钢板类连接件，混凝土榫内添加钢筋可有效减小钢板开孔处损伤。栓钉组合梁位移最小，爆炸峰值过后由于栓钉为柔性连接件，与混凝土共同作用，爆炸峰值过后振速最小，吸能效果较好。而钢板类连接件为刚性连接件，抗冲击能力强，峰值振速较低。研究结果可为桥梁结构及其他工程结构抗爆及爆破拆除提供借鉴意义。

关键词

爆炸荷载 / 抗剪连接件 / 流固耦合

基金资助

国家自然基金青年科学基金资助项目(51708317); 河北省教育厅基金项目(QN2019108)