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带有防爆挂板的地下车站防爆性能分析

孙亚东  
【摘要】:近年来,恐怖爆炸袭击事件时有发生,特别是针对地铁车站的恐怖爆炸袭击事件,地铁车站因其环境封闭和人员密集等特点,一旦发生较为突发的爆炸袭击事故,很容易引起地铁结构强烈的动力响应,甚至引发严重的破坏以至发生倒塌,严重威胁公众的生命财产安全。为了减爆炸冲击荷载对地铁结构的破坏,本文对带有防爆挂板地下车站进行结构的防爆分析,并对防爆挂板的防爆性能进行分析。本文利用LS-DYNA软件,采用流固耦合算法对地下车站的结构进行受力分析,分析地铁不同位置的受力情况,然后采用防爆挂板对结构进行抗爆性能分析对比,通过防爆挂板对爆炸冲击荷载的削弱,达到对地铁车站钢筋混凝土结构的保护作用。并对不同的材料构成的防爆挂板的防爆性能进行了分析对比,确定最优的防爆材料,并进一步探究材料的参数对防爆性能的影响,从而对防爆减爆措施进行优化设计,主要研究工作和研究成果如下:(1)建立地铁车站部分三维模型,对地铁车站中心发生20kg当量TNT炸药爆炸时的空气流场进行模拟,分析了爆炸冲击波的传播途径、爆炸超压和衰减规律,研究了地铁车站不同位置钢筋混凝土结构的受力特征,以及整体结构的动力响应,为进一步分析提供数据依据。(2)为了准确模拟爆炸冲击荷载对结构的破坏,选取一部分离爆源较近的结构作为研究对象,分析防爆挂板的对爆炸冲击荷载的削弱作用,并分别对比混凝土材料和泡沫铝材料及钢板和铝合金板的防爆效果,确定了铝合金板作为外部材料和泡沫铝板作为夹芯材料的组合形式,并分析不同TNT当量下防爆挂板的防爆效果,探究防爆挂板的破坏和变形特征。(3)首先探究了铝合金板和泡沫铝材料组成的防爆挂板在爆炸冲击荷载下的吸能能力,并做对比分析,其次通过参数分析探究不同厚度的铝合金板和泡沫铝板对防爆效果的影响,确定了较薄的铝合金板和较厚的泡沫铝板对于防爆挂板结构发生较大的塑性变形,从而吸收较多的能量,以至达到较好的防爆效果。确定了防爆挂板较优的布置方式。


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