钢箱梁爆炸破坏模式与机理研究

本书共7章，在概述了桥梁遭受爆炸破坏特点、桥梁抗爆研究意义及现状的基础上，引出了钢箱梁及其抗爆研究的话题，随后主要介绍了钢箱梁缩尺模型近距离爆炸试验研究、铺装层对钢箱梁抗爆性能影响的试验研究、钢箱梁近距离爆炸下表面压力测试与反射系数研究、钢箱梁顶板区格在爆炸荷载作用下破坏模式分析与研究，以及钢箱梁在近距离爆炸作用下动力响应数值模拟。 本书可供从事桥梁抗爆工作的工程技术人员、桥梁设计人员、防灾减灾专业人员参考，也可供理工科院校土木工程、桥梁工程和防灾减灾与防护工程等相关专业师生参阅。

刘亚玲，中北大学环境工程学院武器系统与运用工程专业博士，研究方向为结构防灾减灾与防护。近几年参与多项山西省及国家基金委项目，如 “后浇自密实混凝土装配式对接连接叠合构件抗冲击性能的研究”“基于IFC标准的施工阶段BIM应用系统的开发”“CFRP 约束钢管混凝土柱在爆炸荷载下的响应特征分析”“爆炸作用下钢箱梁缩尺模型响应特征及破坏机理研究”等。已授权国家专利1项实用新型专利1项，发表论文多篇，其中被EI收录1篇，北大核心论文2篇。

1绪论1 1.1桥梁抗爆研究意义2 1.2桥梁结构遭受爆炸破坏特点4 1.3桥梁结构抗爆研究现状6 1.3.1理论研究7 1.3.2数值模拟9 1.3.3试验研究12 1.4钢箱梁抗爆研究现状14 1.5本书主要研究内容与技术路线15 1.5.1主要研究内容16 1.5.2技术路线17 2钢箱梁缩尺模型近距离爆炸试验研究19 2.1引言20 2.2模型相似设计理论20 2.3钢箱梁模型爆炸试验方案22 2.3.1试件材料选用22 2.3.2钢箱梁缩尺模型设计23 2.3.3爆炸物及测试仪器27 2.3.4试验装置、炸药位置和测试设备布置29 2.4钢箱梁爆炸试验结果及破坏状态影响因素分析32 2.4.1钢箱梁爆炸破坏状态结果汇总32 2.4.2钢箱梁顶板破坏状态影响因素及分析35 2.4.3应变测试结果分析41 2.4.4加速度测试结果分析43 3铺装层对钢箱梁抗爆性能影响的试验研究47 3.1引言48 3.2试验方案48 3.3应变试验结果及分析51 3.3.1横隔板间距250mm51 3.3.2横隔板间距150mm61 3.4钢箱梁顶板与铺装层破坏情况及分析 67 3.5铺装层抗爆性能分析72 4钢箱梁近距离爆炸表面压力测试与反射系数研究75 4.1引言76 4.2爆炸冲击波超压经验公式76 4.3试验方案及工况超压实测结果79 4.3.1试验方案79 4.3.2GL系列工况冲击波试验结果及分析80 4.3.3PZL系列工况冲击波试验结果及分析84 4.4钢箱梁表面近距离爆炸反射系数研究 86 5钢箱梁顶板区格在爆炸荷载作用下破坏模式分析与研究95 5.1引言96 5.2钢箱梁顶板区格破坏状态响应分析96 5.2.1变形模式96 5.2.2运动方程建立100 5.2.3塑性变形响应求解过程103 5.2.4试验工况解析计算结果107 5.3钢箱梁顶板区格破坏状态能量法分析109 5.3.1桥面板产生局部塑性大变形110 5.3.2桥面板发生局部开裂破口113 6钢箱梁在近距离爆炸荷载作用下的局部破坏数值模拟117 6.1引言118 6.1.1材料本构模型选用118 6.1.2求解流程120 6.2冲击波超压的有限元数值模拟与试验对比121 6.2.1药柱威力比较121 6.2.2冲击波超压有限元模拟与试验对比124 6.3钢箱梁结构局部破坏数值模拟及影响因素分析129 6.3.1破口过程与试验工况对比分析131 6.3.2箱梁顶板厚对破坏模式与破口尺寸影响研究133 6.3.3加劲肋厚度对破坏模式与破口尺寸影响研究136 6.3.4板厚与加劲肋厚度之比对顶板破坏状态的影响142 7结论和展望145 7.1本书研究工作总结146 7.2研究主要创新点148 7.3钢箱梁抗爆研究展望148 参考文献150