高性能纤维混凝土构件抗爆的强度预测

A large number of experiments have proved that the ultra high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) has good priority under explosive blast. While there is a need to further study the failure mode, the effect of key parameters and the ultimate capacity of the UHPFRC. Due the high variation in UHPFRC properties and blast load factors, it is necessary to research the effect by these variations on UHPFRC. Hence, based on the completed UHPFRC material test, bending test and blast test by our research group, the project intends to model the failure mode of UHPFRC under blast using stochastic FEA. Firstly, develop an accurate unit model and the constitutive model of UHPFRC. The model can be valid by the experimental data. Then the project makes use of Monte Carlo simulation and stochastic fine model to reproduce the UHPFRC under explosive blast. This project can provide a quantitative method for assessing the UHPFRC properties subject to blast. Therefore, the research has scientific meaning and its results can be widely used in engineering.

高性能纤维钢筋混凝土（UHPFRC）优越的抗爆性能已为大量试验所证实。但UHPFRC构件的爆炸破坏模式、关键参数的影响规律以及极限承载力量化标准还有待深入研究。鉴于UHPFRC材料和爆炸荷载特性均有较大的变异性，有必要考察这些变量对UHPFRC构件抗爆性能的影响程度。为此，项目在研究团队已开展的大量UHPFRC材料试验和静力试验及野外爆炸试验的基础上，拟基于随机有限元理论，来模拟爆炸荷载作用下构件的损伤破坏过程。首先，发展高效精确的单元模型和考虑应变率效应的UHPFRC本构模型，通过同试验数据对比验证模型的有效性。进而针对构件材料和爆炸荷载的不确定性，结合蒙特卡洛、有限元精细化模型建立随机有限元动力模型来模拟超高性能钢筋混凝土构件抵抗爆炸冲击的过程。项目研究可为超高性能钢筋混凝土构件的抗爆评估提供定量分析方法，对于UHPFRC构件抗爆设计提出有益参考，故具有重要的科学意义和工程应用价值。

近年来，随着经济建设的快速发展及人类生产生活的日趋丰富、复杂，我国每年都有大大小小的爆炸事件发生，如石油爆炸、天然气爆炸、军火库爆炸以及工业化学品爆炸等，对人们的生命财产和社会稳定带来了极其恶劣的影响。因此，如何有效地提高建筑结构尤其是重要建筑的抗爆性能，减少由爆炸引起的生命、财产损失，已成为科研工作者当前亟需解决的关键问题。为了减少爆炸事件带来的国家和人民损失，建筑结构的抗爆性能越来越受到国家和科研人员的深度重视。..近些年有学者指出高性能钢纤维钢筋混凝土抗爆性能远远优于普通钢筋混凝土。由于野外试验存在较大难度，因此，诸多学者对高性能钢纤维混凝土构件抗爆进行了数值模拟。然而，高性能钢纤维混凝土构件的数值模拟较少考虑到爆炸荷载冲击过程中存在于构件本身和爆炸荷载的不确定因素。针对高性能钢纤维钢筋混凝土抗爆的工程应用需求、模拟方法及国内外研究现状，首先通过大量的试验数据对高性能钢纤维混凝土材料的变异性进行了数理统计与分析，其次建立了高性能钢纤维混凝土标准抗压立方体模型及高性能钢纤维钢筋混凝土梁模型分别进行了抗压试验模拟和构件静力弯曲试验模拟，以验证模型的有效性，最后建立了高性能钢纤维钢筋混凝土构件在爆炸荷载作用下的动力响应模型，研究了高性能钢纤维钢筋混凝土构件抗爆的损伤和破坏形式。.

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