理论教育 应力波对结构作用的两种效应分析

应力波对结构作用的两种效应分析

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:应力波的直接破坏效应。近区爆破应力波冲击作用是以力形式的荷载作用到地基上或结构物表面上。应力波在构件或体内传播,一般为疏密应力波,其传播速度快,遇界面反射产生较高的拉应力。多自由度结构受应力波作用的振动响应,可直接用数值积分方法求解,在弹性范围内亦可归结为用反应谱方法求解。

应力波对结构作用的两种效应分析

(1)应力波的直接破坏效应。近区爆破应力波冲击作用是以力形式的荷载作用到地基上或结构物表面上。应力波在构件或体内传播,一般为疏密应力波,其传播速度快,遇界面反射产生较高的拉应力。当质点振速达40m/s时,混凝土中产生的拉应力可达5.0MPa以上,显然超过了混凝土的抗拉强度。结构体构件由于应力超限而破坏,这与构件形状、波的入射面与反射面以及传播情况有关,一般情况下,有些二维实体结构,入射面与反射面与波传播方向垂直,按σ=ρcv估算应力波的强度,近似性仍是较好的。

(2)应力波作用在基础上的地面结构振动效应。应力波体内传播过程的时间很短,很快就衰减而消失,它起到对结构振动的瞬态激发作用,它激发的结构振动可用动力平衡方程来描述:

式中:m、c、k分别为结构的质量、阻尼和刚度;Pm为应力波冲击结构的力强度;f(t)为波形时间函数,最大值为1.0;α为反射系数;Pλ为入射波应力幅值。

如果结构是单向自由度,则方程式(7-1)的解可按杜哈姆积分求出为

根据谐振时位移与加速度的关系:

ω为结构频率,求得结构的惯性力SI(t)为

最大惯性力为(www.daowen.com)

按公式(7-5)可算出动荷载,再由拟静力法求出结构内力与变形。

因为m=W/g,W 为重力荷载,g=9.81m/s,于是有

实际上式(7-7)与式(7-4)的结果是完全一致的,只要用式(7-8)右端代替式(7-7)右端的βm,就可以得到证实。实际上它们都可归结为结构动力学的反应谱方法。

多自由度结构受应力波作用的振动响应,可直接用数值积分方法求解,在弹性范围内亦可归结为用反应谱方法求解。前面几章介绍的方法均可应用。

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