《新型護欄型結構防爆牆研究》是依託天津大學，由郝洪擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型護欄型結構防爆牆研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郝洪
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前防爆牆的設計主要是通過結構強度和延性的傳統設計理念來抵禦爆炸荷載。實體防爆牆一般都體積龐大，這不但增加建造成本，也不適合在城市地區套用。隨著新型材料的發展，越來越多的學者研究開發夾層防爆牆來抵抗爆炸荷載。夾層防爆牆通過夾層的大變形來吸收爆炸能量以達到保護結構的目的，一旦夾層塑性變形後，其抵抗爆炸荷載的能力大幅下降，因此不適合於抵禦重複爆炸荷載。本項目摒棄傳統實體防爆牆抵禦爆炸荷載的理念，將基於波的傳播和干涉理論開發一種新的防爆牆設計。新的設計通過在重要防爆區域放置護欄型結構柱，引起產生於相鄰柱的反射波和折射波的再反射、折射和相互作用，進而消減部分波能。這一設計理念已經用在光學和聲學領域來消除光能和噪音，但還沒有被用於爆炸工程領域以消除爆炸波的能量。這一創新設計在增加防爆牆對牆後人員和結構的防護等級的同時，可以極大的節省材料和建造成本。該設計理念也有望在其他類型的防護結構中得到套用。
結題摘要
傳統的防爆牆往往為砌體牆、混凝土牆或鋼混組合牆等實體形式。一方面此類防爆牆在近距離爆炸荷載下會產生大量碎片以相當高的速度向後方飛散衝擊，對牆後建築、設施和人員等形成極大安全威脅；另一方面，在城市範圍內的關鍵建築周圍放置此類實體防爆牆，往往會造成民眾的恐慌情緒，對社會秩序帶來嚴重負面效應，對社會經濟的影響可能超過爆炸事件本身。本項目基於波的傳播和干涉理論開發一種新的防爆牆設計，通過在重要防爆區域放置護欄型結構柱，引起產生於相鄰柱的反射波和衍射波的再反射、干涉等作用，進而消減部分波能。本項目的主要研究內容為（1）基於爆炸波傳播的理論推導，套用AUTODYN有限元分析軟體通過二維數值模擬進一步理解爆炸波傳播的規律。然後在二維數值模擬中針對不同配置的護欄柱分析其減弱爆炸荷載的有效性；（2）根據二維數值模擬的研究結果，通過設計現場縮尺爆炸試驗，對新型護欄型防爆牆的排布進行研究，進一步驗證不同排布的護欄型防爆牆對爆炸荷載的防護有效性；（3）基於二維數值模擬及現場試驗的研究結論，對護欄型防爆牆進行三維數值模擬拓展研究，對其在近距離爆炸荷載作用下的結構回響及具體排布參數進行了詳細分析，最終提出護欄型防爆牆的排布建議。基於最優排布的護欄型防爆牆，通過大量數值模擬計算，分析數據最終得到護欄型防爆牆後作用在建築物表面的反射壓力和衝量。這一全新設計理念在增加防爆牆對牆後人員和結構的防護等級的同時，可以避免產生碎片災害，極大的節省材料和建造成本，同時適用於城市環境結構減爆，在軍民兩用領域有著極大的套用前景。
