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综合管廊天然气泄漏爆炸的定量风险评估

建筑结构学报 2023年第11期44卷 129-136页

作者：师燕超么志远袁明德谢常领丁阳天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 深圳市市政设计研究院有限公司广东深圳518029

合理考虑综合管廊的天然气泄漏爆炸风险,对我国天然气入廊的安全性至关重要。为此,基于流体力学的FLACS气体爆炸计算软件,以综合管廊发生天然气泄漏爆炸的后果评估为目标,建立了一种定量风险评估方法。通过建立等效可燃气云与爆炸后果... 详细信息

合理考虑综合管廊的天然气泄漏爆炸风险,对我国天然气入廊的安全性至关重要。为此,基于流体力学的FLACS气体爆炸计算软件,以综合管廊发生天然气泄漏爆炸的后果评估为目标,建立了一种定量风险评估方法。通过建立等效可燃气云与爆炸后果的相关关系,提出了一种适用于受限空间的单参数累积点火概率模型,能够反映可燃气云发展过程与时间因素的影响,最终得到天然气泄漏爆炸超压峰值与冲量的超越概率曲线。结合规范给出如下建议:当风险接受水平取1×10^(-7)时,根据超越概率曲线,超压峰值可取200~300 kPa,冲量可取100~152 kPa·s。

关键词：综合管廊天然气泄漏爆炸定量风险评估超越概率曲线

爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱的动力响应与破坏模式

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建筑结构学报 2008年第4期29卷 112-117页

作者：师燕超李忠献天津大学建筑工程学院天津300072

在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土构件和结构的动力响应较之地震荷载和静态荷载作用下要复杂得多。运用有限元显式动力分析软件LS-DYNA,建立了典型钢筋混凝土柱的三维有限元模型,该模型对钢筋混凝土采用分离式建模,并且考虑了材料的应变率... 详细信息

在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土构件和结构的动力响应较之地震荷载和静态荷载作用下要复杂得多。运用有限元显式动力分析软件LS-DYNA,建立了典型钢筋混凝土柱的三维有限元模型,该模型对钢筋混凝土采用分离式建模,并且考虑了材料的应变率效应和钢筋与混凝土间的粘结滑移。在该有限元模型的基础上,通过对爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱动态响应的数值模拟,研究了钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下可能的破坏模式及其规律。同时,运用参数化分析方法,研究了截面惯性矩、混凝土轴心抗压强度、纵筋配筋率和配箍率等参数对钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的动态响应的影响,在数值模拟结果的基础上,分析提出了钢筋混凝土柱抗爆设计时应当注意的问题。研究结果表明:在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土柱的破坏模式不仅和自身的特性有关,还取决于爆炸荷载的类型。提高柱截面惯性矩和混凝土轴心抗压强度,能够显著降低钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的柱中水平位移,从而提高其抗爆性能。增加配箍率也能显著提高钢筋混凝土柱的抗爆性能。

关键词：钢筋混凝土柱爆炸荷载有限元分析参数分析动力响应破坏模式

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爆炸荷载作用下钢筋混凝土板破坏评定方法

建筑结构学报 2009年第6期30卷 60-66页

作者：李忠献师燕超史祥生天津大学建筑工程学院

压力-冲量(P-I)曲线是结构构件在爆炸荷载作用下的初始设计及在爆炸荷载作用后的破坏评定的有效工具。目前,确定结构构件的P-I曲线采用的方法均是基于单自由度结构体系假定的,并且多以结构构件的中点位移作为破坏指标。然而在爆炸荷载... 详细信息

压力-冲量(P-I)曲线是结构构件在爆炸荷载作用下的初始设计及在爆炸荷载作用后的破坏评定的有效工具。目前,确定结构构件的P-I曲线采用的方法均是基于单自由度结构体系假定的,并且多以结构构件的中点位移作为破坏指标。然而在爆炸荷载作用下,结构构件大多因高阶响应而发生局部破坏,且可能发生弯剪破坏。因此,通过将结构构件简化为单自由度体系模型并且选择结构构件中点位移为单一破坏指标获得的结构构件的P-I曲线,不能准确评定其破坏程度。利用LS-DYNA有限元动力分析软件,建立了典型钢筋混凝土板在爆炸荷载作用下响应和破坏的分析方法,提出了基于钢筋混凝土板跨中截面受弯剩余承载力的破坏指标以及利用数值方法确定钢筋混凝土板跨中截面受弯剩余承载力的步骤。同时,综合分析数值模拟结果,拟合了钢筋混凝土板P-I曲线的数学表达式,提出了一种简化了的确定钢筋混凝土板P-I曲线的方法,采用该方法确定的P-I曲线可用来对任意爆炸荷载作用后钢筋混凝土板的破坏进行评定。

关键词：钢筋混凝土板爆炸荷载有限元分析破坏指标破坏评定压力-冲量(P-I)曲线

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室内爆炸与火灾联合作用下约束钢柱损伤评估

振动与冲击 2017年第5期36卷 79-86页

作者：丁阳陈晔师燕超天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

结构体系提供的约束刚度和附加质量会显著影响钢柱在爆炸下的动力响应,同时火灾下结构对热膨胀的约束会导致钢柱内产生附加轴力,受力特性与无约束柱明显不同。采用引入损伤的Johnson-Cock强度模型分析了约束钢柱在室内爆炸荷载作用下的... 详细信息

结构体系提供的约束刚度和附加质量会显著影响钢柱在爆炸下的动力响应,同时火灾下结构对热膨胀的约束会导致钢柱内产生附加轴力,受力特性与无约束柱明显不同。采用引入损伤的Johnson-Cock强度模型分析了约束钢柱在室内爆炸荷载作用下的损伤情况,建立了评估约束钢柱在爆炸与火灾联合作用下破坏情况的压力-冲量-时间曲面图及表达式。为了说明结构约束的影响,将计算结果与无约束钢柱在爆炸与火灾联合作用下的破坏时间进行对比,并进一步分析了超压时程曲线形状、约束刚度及钢柱几何尺寸对P-I-t曲面图的影响。结果表明,当爆炸荷载强度较小时,约束钢柱的破坏时间早于无约束钢柱,当爆炸荷载强度较大时,约束钢柱的破坏时间晚于无约束钢柱;超压时程曲线形状参数越大,约束钢柱在爆炸作用下越易破坏;约束刚度对钢柱在爆炸与火灾联合作用下的破坏时间基本无影响;当爆炸损伤较小时,钢柱壁厚对破坏时间影响很小,当爆炸损伤较大时,钢柱壁厚度越大,钢柱越易破坏,但在压力-冲量-时间空间中,仍为壁厚越小、柱高越高的钢柱越易破坏。

关键词：爆炸火灾约束钢柱损伤评估参数分析

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防恐建筑结构抗爆防护分类设防标准研究

建筑结构学报 2013年第4期34卷 57-64页

作者：丁阳方磊李忠献师燕超天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

针对我国尚未制订建筑结构抗爆防护设防标准,制约建筑结构抗爆设计工程应用的现状,研究了适合我国国情的建筑结构抗爆防护分类设防标准。对已发生典型爆炸袭击事件的规模进行了统计分析,确定了建筑结构的抗爆设防烈度;总结爆炸作用下建... 详细信息

针对我国尚未制订建筑结构抗爆防护设防标准,制约建筑结构抗爆设计工程应用的现状,研究了适合我国国情的建筑结构抗爆防护分类设防标准。对已发生典型爆炸袭击事件的规模进行了统计分析,确定了建筑结构的抗爆设防烈度;总结爆炸作用下建筑结构破坏特点,确定了建筑结构抗爆防护目标;基于抗爆设防烈度和抗爆防护目标,提出了建筑结构的抗爆防护等级。将建筑结构进行类别划分,确定了不同类别建筑结构的抗爆重要性等级;考虑主要影响因素,确定了建筑结构的爆炸易损性等级;采用风险分析的方法提出了建筑结构的爆炸风险等级。依据抗爆防护等级和爆炸风险等级,建立了建筑结构的抗爆设防标准。基于建筑结构抗爆重要性等级,提出了建筑结构的抗爆设防类别,进而建立了建筑结构的抗爆分类设防标准。

关键词：防恐建筑结构抗爆防护等级抗爆设防烈度重要性等级爆炸风险等级抗爆分类设防标准

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城市复杂环境中爆炸波的传播规律与超压荷载

工程力学 2009年第6期26卷 178-183页

作者：李忠献师燕超周浩璋田力天津大学建筑工程学院

该文利用LS-DYNA软件,采用ALE方法,对城市复杂环境中爆炸波的传播规律与超压荷载进行了数值模拟和分析。通过对两建筑物模型中爆炸波传播的数值模拟及其与单建筑物模型的对比分析,结果表明两建筑物模型中爆炸波由于在两建筑物之间多次... 详细信息

该文利用LS-DYNA软件,采用ALE方法,对城市复杂环境中爆炸波的传播规律与超压荷载进行了数值模拟和分析。通过对两建筑物模型中爆炸波传播的数值模拟及其与单建筑物模型的对比分析,结果表明两建筑物模型中爆炸波由于在两建筑物之间多次反射而被增强,因此在计算建筑物所受到的爆炸波超压荷载时必须考虑相邻建筑物的影响。通过对一典型T型街道中爆炸波传播的数值模拟及其与简单环境的对比分析,结果表明在城市街道中爆炸波受到地面和周边建筑物的多次反射而增强,且在一定高宽比范围内,街道越窄、周边建筑物越高,爆炸波超压荷载的增大系数越大,因此在分析城市复杂环境中爆炸波的传播规律和超压荷载时必须考虑周边建筑物的影响。从而为制定城市大型及重要建筑的防爆措施提供依据。

关键词：城市复杂环境爆炸波传播规律超压荷载 ALE方法

钢筋混凝土梁式构件抗爆分析的改进等效单自由度方法

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建筑结构学报 2019年第10期40卷 8-16页

作者：师燕超张浩李忠献天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁式构件可能会出现多种破坏模式,主要有弯曲破坏、直剪破坏和弯剪联合破坏等。现有结构构件抗爆分析方法主要考虑爆炸荷载下结构构件的弯曲破坏,对直剪破坏和弯剪联合破坏研究较少,尤其缺少快速准确的抗爆分... 详细信息

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁式构件可能会出现多种破坏模式,主要有弯曲破坏、直剪破坏和弯剪联合破坏等。现有结构构件抗爆分析方法主要考虑爆炸荷载下结构构件的弯曲破坏,对直剪破坏和弯剪联合破坏研究较少,尤其缺少快速准确的抗爆分析方法。基于等效单自由度模型理论,改进了钢筋混凝土梁抗爆分析的直剪单自由度方法,提出了直剪、弯剪联合破坏的判定准则,给出了两种破坏模式下钢筋混凝土梁动态响应的计算方法。进一步考虑爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的弯曲破坏、直剪破坏和弯剪联合破坏,提出钢筋混凝土梁式构件抗爆分析的改进等效单自由度方法,并给出了其分析步骤。该方法可以直接评估爆炸荷载下钢筋混凝土梁式构件的破坏模式,并计算其动态响应。通过有限元软件LSDYNA数值模拟了不同爆炸工况下钢筋混凝土梁式构件的动态响应和破坏模式,与改进的等效单自由度方法的计算结果进行了对比,验证了提出的改进等效单自由度分析方法的正确性。

关键词：钢筋混凝土梁爆炸荷载等效单自由度法抗爆分析破坏模式破坏准则

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爆炸作用下RC柱损伤快速评估模型

天津大学学报(自然科学与工程技术版) 2014年第11期47卷 973-978页

作者：李忠献钟波师燕超滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学)

基于BP神经网络,以7个结构参数和2个荷载参数作为输入,损伤值作为输出,建立了爆炸作用下钢筋混凝土(RC)柱损伤的快速评估模型.在模型中,采用以精细化有限元模拟得到的1,032组RC柱损伤的数据训练网络,采用遗传算法和粒子群算法优化网络... 详细信息

基于BP神经网络,以7个结构参数和2个荷载参数作为输入,损伤值作为输出,建立了爆炸作用下钢筋混凝土(RC)柱损伤的快速评估模型.在模型中,采用以精细化有限元模拟得到的1,032组RC柱损伤的数据训练网络,采用遗传算法和粒子群算法优化网络的初始权值和阈值,并以216个新损伤样本对模型的预测能力进行测试.研究表明,所建立的评估模型能够较准确地用于爆炸作用下RC柱损伤的快速评估;所得到的损伤分区图可以有效并直观地用于RC柱的爆炸风险评估.

关键词：爆炸作用钢筋混凝土柱损伤评估风险评估 BP神经网络

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闭孔泡沫铝的动态压缩性能试验研究

振动与冲击 2017年第5期36卷 1-6页

作者：李忠献张茂轩师燕超天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

为了研究闭孔泡沫铝动态压缩性能的应变率效应,采用改进的INSTRON高速动力加载系统,对不同应变率下闭孔泡沫铝试件进行动态压缩试验研究。首先利用正向试验和反向试验技术对不同厚度的闭孔泡沫铝试件在同一加载速率下的动态压缩性能进... 详细信息

为了研究闭孔泡沫铝动态压缩性能的应变率效应,采用改进的INSTRON高速动力加载系统,对不同应变率下闭孔泡沫铝试件进行动态压缩试验研究。首先利用正向试验和反向试验技术对不同厚度的闭孔泡沫铝试件在同一加载速率下的动态压缩性能进行了研究,得到了在一定速率下消除泡沫铝动态压缩试验中惯性效应的合理试件厚度。进一步开展了闭孔泡沫铝试件在不同加载速率下的高速压缩试验,研究了其动态压缩性能随应变率的变化规律。结果表明在高速压缩下,闭孔泡沫铝的应力-应变曲线与准静态条件相同,具有明显的弹性段、平台段及压实段的3阶段特征。闭孔泡沫铝的平台应力具有明显的应变率效应,而致密应变在不同的应变率下表现出了不同的变化趋势,初步解释为泡沫铝孔壁塑性变形机制的改变以及波动效应的相互影响。闭孔泡沫铝的吸能能力随应变率的增加而明显提升。

关键词：闭孔泡沫铝动态压缩惯性效应应变率效应平台应力致密应变吸能能力