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隧道内爆炸作用衬砌结构的损伤机理和抗爆性能研究

夏谦

  随着我国高速公路、铁路干线网和城市交通的不断完善,交通隧道迅速增长。城市地下隧道内人群密集、空间封闭,为恐怖袭击提供了客观条件,公路隧道内汽车相撞、化学爆炸等事故也时有发生,这都会造成隧道衬砌结构的破坏和坍塌,造成车辆通行受阻和生命财产损失,因此研究隧道内爆炸作用衬砌结构的动力响应及损伤机理对于隧道的抗爆防护设计来说具有重要的意义。 本文在综合比较各种岩土及混凝土材料本构模型的基础上,对隧道内爆炸作用衬砌结构的损伤机理和抗爆性能进行了较为系统的研究,主要研究工作概述为以下几个方面: (1)材料的本构模型是进行数值模拟的基础。本文分析总结了岩石、土壤、隧道衬砌结构材料的本构模型,指出了各种材料模型的使用范围和优缺点,选择了适合抗爆分析的动力本构模型。 (2)在进行结构抗爆设计时,很难得到准确的爆炸冲击荷载模型。应用AUTODYN软件建立了炸药-空气-隧道衬砌-周围岩石和土壤的三维数值模型,分析了爆炸作用下隧道衬砌结构的动力响应,并重点对其损伤机理进行了分析。 (3)对隧道内爆炸作用衬砌结构的动力响应和损伤机理进行了参数化分析。研究了不同炸药量、混凝土含钢量、地质条件、埋深等因素对隧道衬砌结构的损伤破坏和抗爆性能的影响。 (4)对含泡沫铝防护层隧道衬砌结构的抗爆性能进行了评估。研究了不同厚度泡沫铝防护层隧道衬砌的动力响应和损伤机理,并与无防护层时进行比较,分析了泡沫铝的抗爆机理。……   
[关键词]:隧道;衬砌结构;爆炸荷载;本构模型;泡沫铝;数值模拟;动力响应;损伤机理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江大学2011年
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