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国际上近些年恐怖分子活动猖獗,汽车炸弹爆炸事件不断增加。为揭示爆炸灾害在城市复杂环境中对建筑结构的破坏作用,爆炸冲击波在不同街道中的传播规律以及迎爆面上超压荷载变化规律成为研究的重点。本文主要研究内容和成果包括:
(1)应用显式有限元分析软件LS-DYNA,建立了TNT炸药在理想大气中的数值分析模型,模拟了爆炸冲击波在空气中的传播过程,分析了网格划分尺寸及网格划分方法对计算结果的影响。计算结果表明,网格尺寸划分越小计算结果越接近经验公式;采用渐进的网格划分方法,可以有效提高计算效率。
(2)对于在典型街道中发生的爆炸恐怖袭击,建立了数值分析模型,模拟了爆炸冲击波在街道中的传播过程,得出了街道两侧建筑物迎爆面上爆炸超压的分布规律,分析了邻近建筑物对爆炸冲击波传播的影响。计算结果表明,爆心距离目标建筑越近,迎爆面上的超压荷载越高;邻近建筑的存在对峰值压力没有明显的提高作用。
(3)在街道中存在立交桥时,采用网格渐进的划分方法建立了数值计算模型,研究了汽车炸弹炸药当量等级、立交桥侧路宽、在立交桥下通道内深度对通道外建筑物迎爆面上不同高度上的超压荷载及冲量的影响。计算结果表明,汽车炸弹炸药当量的大小对超压荷载影响很大;与空旷场地下建筑立面所受荷载相比,汽车炸弹恐怖袭击发生在立交桥通道内建筑迎爆面上峰值超压与冲量均有明显增加;汽车炸弹入洞深度对洞顶高度下的建筑迎爆面上的冲量将起到明显增强作用,对峰值压力提高不显著。
(4)对于汽车炸弹在各种工况下作用在建筑物外部的爆炸荷载特征进行了描述,对各种工况下外爆荷载进行了对比分析。为实际工程抗爆加固的设计参数选取提供了依据。