摘要：运用ANSYS/LSDYNA软件分别建立了钢筋混凝土柱、汽车、炸药及空气等模型，对模型的有效性进行了模拟验证；采用全过程分阶段数值模拟方法研究了不同参数对钢筋混凝土柱动力响应的影响，并对柱的破坏模式进行了分析。结果表明：汽车速度、炸药量的增加都会不同程度地加大柱中水平位移；柱截面惯性矩及箍筋配筋率的增加均对柱的抗冲击能力有不同程度提高；混凝土轴心抗压强度和纵筋配筋率的提高虽然使柱中水平位移有所降低，但在一定范围内降低值并不是很大；柱的破坏模式主要包括局部破坏、整体弯剪破坏和整体剪切破坏。
关键词：钢筋混凝土柱；汽车撞击；爆炸；动力响应；破坏模式
中图分类号：TU375.3文献标志码：A
Dynamic Response and Failure Modes of Reinforced Concrete
Columns Under Vehicle Impact and BlastTIAN Li1，2， HU Yang1
（1. School of Civil Engineering， Tianjin University， Tianjin 300072， China； 2. Key Laboratory of Coast
Civil Structure Safety of Ministry of Education， Tianjin University， Tianjin 300072， China）Abstract： The models of reinforced concrete column， vehicle， explosive and air were established by software ANSYS/LSDYNA， and the validity of the models was verified by simulation. The influence of different parameters on the dynamic response of reinforced concrete column was studied by using the whole process staged numerical simulation method， and the failure modes of the columns were analyzed. The results show that the increases of vehicle speed and explosive quantity will increase the horizontal displacements in the middle of column. The increases of column section inertia moment and stirrup ratio can improve the impact resistance of the column. Although the increases of axial compressive strength of concrete and longitudinal reinforcement ratio can decrease the horizontal displacements of column， but the reduced values are not very large in a certain range. The failure modes of the column mainly include the local damage， the whole bending shear failure and the whole shear failure.
Key words： reinforced concrete column； vehicle impact； blast； dynamic response； failure mode
0引言
近年來，世界范围内恐怖袭击事件时有发生，爆炸恐怖袭击活动已经成为恐怖分子最为常用的活动形式，这给所在国家乃至全世界的政治经济环境造成了恶劣影响，对人民生命财产安全造成了严重威胁。汽车炸弹由于具有隐蔽、破坏性强、发起突然、影响面广等特点，深受恐怖分子青睐。汽车炸弹通常有2种实施方式[1]：一是停放的汽车炸弹战术，恐怖分子将载有炸药的汽车停在建筑物附近，然后用遥控装置引爆炸药；二是行进的汽车炸弹战术，恐怖分子驾驶装有炸药的汽车直接撞向目标并引爆炸药实施攻击。本文所研究的是第2种，即汽车炸弹袭击方式。钢筋混凝土结构是当前应用最为广泛的建筑结构，钢筋混凝土柱作为结构的主要承重构件，研究其在汽车先撞击后爆炸下的动力响应及破坏模式具有重要的工程价值和意义。
由于载有炸药的汽车先撞击后爆炸整体过程的复杂性，对此种情况下钢筋混凝土柱的研究几乎是空白。对单独撞击过程和单独爆炸过程作用下混凝土结构及构件的研究有很多。田力等[2]对钢筋混凝土柱在碰撞冲击荷载作用下的损伤评估及防护方法进行了研究。程小卫等[3]研究了撞击荷载下钢筋混凝土柱的动力响应。Thilakarathna等[4]对钢筋混凝土柱在侧向冲击荷载下的动力特性进行了数值研究，并对其损伤程度做了分析。余敏[5]对不同类型柱在汽车撞击下的性能进行了对比分析。Shi等[6]对钢筋混凝土柱在爆炸作用下的动态响应进行了参数分析，并对柱的破坏模式进行了总结。李忠献等[7]提出了一种基于纤维模型的钢筋混凝土柱宏观模型，分析了其在爆炸荷载下的动态响应，并对其适用性进行了验证。申祖武等[8]对汽车炸弹爆炸冲击波作用下建筑物的动力响应进行了数值分析。
本文采用ANSYS/LSDYNA软件对汽车先撞击后爆炸作用下钢筋混凝土柱的动力响应及破坏模式进行全过程分阶段数值仿真模拟。分析不同汽车速度、炸药量、截面惯性矩、混凝土轴心抗压强度、纵筋配筋率和箍筋配筋率等参数对钢筋混凝土柱动力响应的影响，总结钢筋混凝土柱的破坏模式。
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