FRP钢管混凝土柱抗爆性能数值模拟

作者：赵均海; 董婧; 张冬芳; 李莹萍

来源：建筑科学与工程学报, 2020, 37(02): 35-43.

DOI：10.19815/j.jace.2019.05023

• FRP钢管混凝土
• 爆炸荷载
• 数值模拟
• 动力响应

为研究FRP钢管混凝土柱(CFST)的抗爆性能,建立了比例距离为0.28 m·kg-1/3时爆炸荷载下纤维增强复合材料(FRP)钢管混凝土柱的数值模型。运用LS-DYNA非线性有限元程序中的高能爆炸材料模型及状态方程来施加爆炸荷载,采取多物质流固耦合方法进行数值模拟,通过试验数据验证了该模型的合理性。通过数值模拟展示了FRP钢管混凝土柱的位移时程及钢管、混凝土、FRP的等效应力变化,分析了其变化规律与分布特征。此外,通过改变相应参数研究了FRP层数、钢管屈服强度及混凝土强度对FRP钢管混凝土柱的影响程度。结果表明:FRP的约束可以有效提高钢管混凝土的抗爆性能,其易损部位主要发生在柱中及柱两端;增加FRP层数,提高钢管屈服强度和混凝土强度均可提高柱的抗爆性能;建立的模型可以进一步推广到不同比例距离、不同截面形状的FRP钢管混凝土柱抗爆研究,同时为FRP钢管混凝土抗爆设计提供了一定依据。

• 单位
  长安大学; 建筑工程学院