新型护栏型结构防爆墙研究

作     者：宗瑞卿 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郝洪

授予年度：2016年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：防爆墙 护栏结构 爆炸荷载 爆炸波 优化配置 

摘      要：目前防爆墙的设计原理主要是依靠结构的强度、延性和能量吸收的理念来抵御爆炸荷载,防爆墙在设计时体积庞大,这不但增加建造成本,也不适合在城市地区应用。同时近年来开发的夹层防爆墙的夹层材料性质难以控制,很难设计出高效经济的防爆墙。针对以上研究背景,本文的主要工作及结果如下:基于波的传播和干涉理论提出了一种护栏型结构防爆墙,其原理是通过在重要防爆区域放置护栏型结构柱引起产生于相邻柱的反射波和折射波之间的相互作用,进而消减部分波能。护栏防爆墙在增加防爆墙对墙后人员和结构防护等级的同时,可以显著的节省材料和建造成本,同时有望在其他类型的防护结构中得到应用。针对护栏型结构防爆墙,主要开展了三个方面的内容。1、理论研究基于物理波的传播机理,首先应用经典波动理论分析一维和二维冲击波在空气中的传播,通过数值模拟以及经典理论进一步了解爆炸波与护栏柱的相互作用机理。2、数值模拟通过二维数值模拟,针对不同配置的护栏结构,通过分析不同配置的护栏柱抗爆防护的有效性,提出了护栏型结构防爆墙的最优配置方案。数值模拟结果表明:圆形与等腰直角三角形截面的护栏柱的抗爆防护效果最好;在此基础上,开展了爆炸波与护栏防爆墙相互作用的三维数值模拟,进一步验证护栏防爆墙抗爆防护的有效性。3、试验设计为了验证护栏型结构防爆墙抗爆防护的有效性,验证提出的优化配置方案,本文依据数值模拟结果,制作了相应的护栏防爆墙,提出了可行性的试验方案。后期通过试验结果进一步验证提出的优化配置方案。