城市管廊燃气爆炸动态响应的数值模拟研究

摘要

为更好的进行城市管廊结构抗爆优化设计,深入研究管廊燃气爆炸动态响应特性极为必要。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立管廊结构的有限元计算模型,采用等效内能法模拟燃气爆炸荷载,研究燃气爆炸激发冲击波传播衰减规律及其对管廊结构的动态响应规律,分析管廊结构破坏和反应特征。结果表明:燃气爆炸冲击波随传播距离的增加,峰值压力逐渐降低,同时超压持续作用时间逐渐变短。冲击波在受限空间壁面的反射叠加造成其峰值压力在传播后期呈现略微增加趋势,但整体上以多项式形式衰减。爆炸损伤部位主要集中在燃气仓墙角或结构突变位置,燃气仓顶部设置泄压口,可有效避免上部通行仓混凝土的损伤破坏效应。管廊结构墙角处刚度较大导致其振动响应程度较弱,而墙面中部区域节点振动合速度可达到0.4 m/s。满仓燃气爆炸工况下,管廊结构局部混凝土产生贯穿裂纹,但并未出现整体结构性损坏。

关键词

城市管廊 / 燃气爆炸 / 数值模拟 / 动态响应 / 爆炸损伤