提高防护结构抗爆承载力的动支座技术研究

现有的防护结构抗爆计算理论存在着未考虑边界效应，计算结果与实际不符、爆炸荷载对目标物的破坏毁伤效果评估不准、防护技术研究主要集中在高抗力防护材料的单一方向而鲜有涉及改善结构形式等问题。针对这些问题，开展动支座防护结构抗爆计算理论研究，并发展有效的提高抗爆能力的防护技术，具有十分重要的理论与工程应用价值。本课题拟采用理论分析、模型试验和数值计算等手段，完成动支座防护结构在爆炸荷载作用下计算理论体系研究，分析防护结构整体受力性质、支座条件、结构形式、耗能特性等，弄清柔性动支承在结构受强动载下的作用机理及其对防护结构抗爆承载能力的影响规律，通过合理运用动支座的作用，发展出提高结构抗爆能力的新型防护技术，并给出考虑边界效应的结构承载力评估计算方法和提高承载力的工程措施，为动支座防护技术的应用提供科学依据，以满足防护工程发展的需要。

边界约束的形式和刚度差异会直接影响抗爆结构的动力响应、破坏模式和承载能力，而现有的防护结构计算理论未能有效考虑这种（柔性）边界效应，计算结果与实际不符，已不再适用。另外，工程中如何合理利用动支座或边界约束作用，主动调节结构，在提高抗爆承载力方面具有重要的理论和工程应用价值。. 本项目建立了柔性约束防护结构的抗爆计算理论，并分析了不同柔性约束装置的减爆机理，填补了提高防护结构抗爆承载力的“软”防护技术。（1）通过理论解析方法建立了具有不同形式和刚度柔性约束梁、梁系和板结构抗爆炸荷载整体作用的计算方法和抗局部撞击作用的计算方法；（2）基于大变形动力微分方程并利用有限差分方法，推导并编译出求解复杂动支座防护结构抗爆动力问题的数值计算程序，通过与解析方法的对比验证该数值程序的正确性；（3）在理论研究的基础上，利用编译的动支座抗爆结构的数值计算程序并结合模型试验分析了竖向弹性约束与阻尼约束、水平弹性约束、抗弯约束等各类柔性约束形式与刚度差异、荷载特性等因素对承载能力的影响规律，揭示了柔性约束对抗爆结构动力响应的影响程度和作用机理；（4）通过与固支结构的对比计算表明：不同的柔性约束形式和约束刚度对结构承载力的影响截然不同，可有效合理地利用柔性约束能够调节并显著降低结构在弹塑性阶段的位移动力系数，相对提高防护结构的抗爆承载能力。. 研究成果补充了规范中缺少的柔性约束结构抗爆计算理论和提高抗爆承载力的动支座措施，为柔性防护技术在防护工程中的应用提供科学依据。