兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (S1): 90-98.doi: 10.12382/bgxb.2023.0717
收稿日期:
2023-08-02
上线日期:
2023-12-08
通讯作者:
基金资助:
ZHOU Longyun1, LI Xiaojun1,2,*(), YAN Qiushi1,**(
)
Received:
2023-08-02
Online:
2023-12-08
摘要:
为研究水下爆炸对桥墩造成的破坏,采用任意拉格朗日-欧拉方法对水下爆炸荷载作用下的桥墩的动力响应和损伤机理进行分析和讨论。通过水下爆炸试验验证有限元模型的正确性,建立水下爆炸荷载作用下的桥墩有限元模型;以桥墩剩余竖向承载力为性能指标,提出桥墩在爆炸荷载作用下的损伤评估方法,讨论了TNT质量、起爆位置等因素对桥墩损伤程度的影响。研究结果表明:近场水下爆炸产生的气泡脉动对桥墩造成的损伤不容忽视,桥墩外侧起爆时,TNT质量与桥墩剩余承载力呈指数关系;TNT当量相同时,桥墩内部爆炸造成的损伤最严重。
中图分类号:
周龙云, 李小军, 闫秋实. 近场水下爆炸荷载作用下桥墩动力响应分析[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 90-98.
ZHOU Longyun, LI Xiaojun, YAN Qiushi. Analysis on Dynamic Response of Bridge Pier under Near-field Underwater Explosion Loading[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(S1): 90-98.
序号 | W/kg | R/m | H/m | Z/(m·kg-1/3) |
---|---|---|---|---|
1 | 0.4 | 1 | 1 | 1.36 |
2 | 0.8 | 1 | 1 | 1.08 |
表1 试验工况
Table 1 Test conditions
序号 | W/kg | R/m | H/m | Z/(m·kg-1/3) |
---|---|---|---|---|
1 | 0.4 | 1 | 1 | 1.36 |
2 | 0.8 | 1 | 1 | 1.08 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|---|---|
ρ0/(kg·m-3) | 2300 | A2/Pa | 3.958×1010 | Q0 | 0.6805 |
N | 3.0 | B1 | 1.22 | βt | 0.036 |
表2 混凝土材料参数
Table 2 Concrete material parameters
参数 | 数值 | 参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|---|---|
ρ0/(kg·m-3) | 2300 | A2/Pa | 3.958×1010 | Q0 | 0.6805 |
N | 3.0 | B1 | 1.22 | βt | 0.036 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
密度/(kg·m-3) | 7800 | 弹性模量/GPa | 1.96 |
杨氏模量/GPa | 196 | 硬化参数 | 40 |
泊松比 | 0.3 | 应变率参数 | 5 |
屈服应力/MPa | 335 |
表3 钢筋材料参数
Table 3 Steel material parameters
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
密度/(kg·m-3) | 7800 | 弹性模量/GPa | 1.96 |
杨氏模量/GPa | 196 | 硬化参数 | 40 |
泊松比 | 0.3 | 应变率参数 | 5 |
屈服应力/MPa | 335 |
TNT质量/ kg | 参数 | 试验/ mm | 数值模拟/ mm | 误差/% |
---|---|---|---|---|
0.4 | 最大位移 | 41.81 | 41.18 | 1.51 |
残余位移 | 13.56 | 12.63 | 6.86 | |
0.8 | 最大位移 | 52.58 | 49.70 | 5.48 |
残余位移 | 18.79 | 16.54 | 11.97 |
表4 爆炸试验和有限元结果对比
Table 4 Comparison of explosion test and finite element results
TNT质量/ kg | 参数 | 试验/ mm | 数值模拟/ mm | 误差/% |
---|---|---|---|---|
0.4 | 最大位移 | 41.81 | 41.18 | 1.51 |
残余位移 | 13.56 | 12.63 | 6.86 | |
0.8 | 最大位移 | 52.58 | 49.70 | 5.48 |
残余位移 | 18.79 | 16.54 | 11.97 |
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