考虑高温影响的钢管混凝土柱抗爆性能研究*

2021-12-03胡文伟

爆炸与冲击 2021年11期

胡文伟，王蕊，赵晖，张力

（太原理工大学土木工程学院，山西太原 030024）

钢管混凝土柱常用于地铁站、高层及超高层建筑等重要结构中，其遭遇破坏后将严重威胁生命财产安全。因此，对于钢管混凝土柱在火灾与爆炸耦合作用下力学性能研究具有工程意义。

目前关于结构构件在火灾与爆炸耦合作用下的力学性能研究较少，多数研究集中在爆炸后耐火极限[1-6]以及火灾后抗爆性能[7-9]。而实际灾害发生时，爆炸通常是伴随着火灾发生的。2015 年，Ruan 等[10]对高温与爆炸耦合作用下钢筋混凝土柱动力响应进行了数值研究，分析了不同受火方式下(单面、相对面与四面受火等)两端固结钢筋混凝土柱受爆炸荷载后的损伤。研究发现，该类构件主要表现为两端剪切与跨中弯曲变形的破坏模式，且四面受火构件在爆炸荷载作用下跨中变形最大。相比钢筋混凝土，由于钢材外露，火灾高温对钢管混凝土损伤更为严重，此时若受爆炸荷载，构件破坏过程及机理与钢筋混凝土有明显区别。而目前尚未查阅到针对火灾与爆炸耦合作用下钢管混凝土构件抗爆性能的研究。

为此，本文将采用ABAQUS 软件对ISO834 标准火灾作用下钢管混凝土柱抗爆性能进行研究，重点分析其破坏模式与变形特征、应力应变发展、钢管与核心混凝土相互作用以及能量分配等问题，并研究受火时间、钢管与混凝土强度、含钢率、爆炸当量以及轴压比对其在标准火灾下抗爆性能的影响。