工程結(jié)構(gòu)抗爆防爆研究進展與研究方向

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1.工程結(jié)構(gòu)抗爆防爆研究進展
　　在工程結(jié)構(gòu)抗爆防爆研究方面，國內(nèi)外學(xué)者已開展了爆炸波在空中、地面和巖土等各種復(fù)雜環(huán)境和介質(zhì)中的傳播規(guī)律以及各類結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件因各類爆炸所引起的破壞效應(yīng)的理論和實驗研究,取得了豐碩的成果，主要包括以下幾個方面：
　　(1)結(jié)構(gòu)物的爆炸連鎖坍塌研究。國外學(xué)者針對美國俄克拉何馬州Murrah聯(lián)邦大樓因汽車炸彈爆炸引起的連鎖倒塌事件和紐約世貿(mào)中心停車場貨車炸彈爆炸事件進行了仿真分析，研究了爆炸在建筑物上產(chǎn)生的荷載及其破壞效果，論證了結(jié)構(gòu)抗爆方面的設(shè)計缺陷，提出了一種預(yù)防建筑物連鎖倒塌的鋼纜索體系并進行了相關(guān)測試。
　　(2)各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件遭爆炸波沖擊加載的研究。各國學(xué)者針對諸如平板、墻體、柱體、梁、殼體以及天線等各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件因遭受各種爆炸波沖擊加載而引起的彈塑性響應(yīng)及破壞屈曲等進行了深人的實驗及數(shù)值分析。
　　(3)地表建筑物和結(jié)構(gòu)物的抗爆研究。各國學(xué)者針對磚石建筑、鋼筋混凝土建筑、多高層建筑、核反應(yīng)堆安全殼結(jié)構(gòu)以及橋梁結(jié)構(gòu)等各類地表結(jié)構(gòu)物遭各種爆炸沖擊引起的動力響應(yīng)及破壞效應(yīng)進行了大量的實驗和理論分析，提出了許多積極有效的防爆措施。
　　(4)爆炸沖擊下土－結(jié)構(gòu)動力相互作用及地下結(jié)構(gòu)的抗爆研究。國外學(xué)者對由地質(zhì)填土、隔震材料、埋置炸藥和部分埋置結(jié)構(gòu)組成的介質(zhì)－結(jié)構(gòu)體系進行了地下爆炸沖擊下的動力相互作用數(shù)值分析；國內(nèi)學(xué)者研究了爆炸波沖擊下馬蹄形地下防護結(jié)構(gòu)與圍巖間的非線性相互作用問題，再現(xiàn)了波在彈性層中的傳播及反射過程；國內(nèi)外學(xué)者還開展了地下結(jié)構(gòu)局部遭鄰近地下爆炸沖擊加載的實驗研究等。
　  (5)爆炸波在復(fù)雜環(huán)境和介質(zhì)內(nèi)的傳播效應(yīng)。各國學(xué)者研究了爆炸波在各種復(fù)雜環(huán)境和介質(zhì)(空中、地面、土體、巖石等多類介質(zhì))中的傳播規(guī)律，建立了諸如空中爆炸波超壓函數(shù)的計算公式、一維爆炸波作用下三相飽和土的本構(gòu)關(guān)系、爆炸波在巖體中傳播時巖石本構(gòu)模型、應(yīng)力變形及破壞機理等以及城市復(fù)雜建筑群或街道中爆炸波的傳播規(guī)律以及周圍結(jié)構(gòu)物對爆炸波傳播的影響。
2.工程結(jié)構(gòu)抗爆防爆研究的戰(zhàn)略目標(biāo)
　  為了全面系統(tǒng)地開展爆炸沖擊下工程結(jié)構(gòu)的災(zāi)害響應(yīng)與減災(zāi)控制的研究工作，進一步研制出適當(dāng)?shù)姆辣瑴p災(zāi)控制措施來有效地降低工程結(jié)構(gòu)的災(zāi)害損失,很有必要結(jié)合我國當(dāng)前的國情，確定出在今后10～15年的一段時期內(nèi)本領(lǐng)域研究的戰(zhàn)略目標(biāo)。
　　(1)針對當(dāng)前國內(nèi)外城市各類工程結(jié)構(gòu)面臨汽車炸彈爆炸的恐怖威脅以及在各類結(jié)構(gòu)物內(nèi)外因疏忽、使用不當(dāng)或維修不及時等遺留的各種爆炸隱患，有關(guān)部門應(yīng)預(yù)先組織科研力量，研究制定出有關(guān)防范恐怖襲擊和消除各類意外爆炸的一系列科學(xué)管理措施。
　  (2)深人研究各類爆炸發(fā)生的機理及其在地面和地下諸如城市街道、室內(nèi)廳堂、廠房內(nèi)外、地下隧道、密閉空間以及巖土介質(zhì)等各類環(huán)境中的傳播規(guī)律，合理確定出各種情形下爆炸波施加在墻體、窗戶、立柱、橫梁、樓板、筒壁等各種構(gòu)件上的超壓模型，以利于有效進行結(jié)構(gòu)的抗爆響應(yīng)分析。
　  (3)在合理模擬出上述各類構(gòu)件上爆炸波的加載模型后，通過實驗和數(shù)值模擬兩種方法進一步詳細開展各類構(gòu)件遭爆炸沖擊下的非線性動力響應(yīng)分析，深入探索爆炸加載下材料的破壞機理，然后據(jù)此對由不同構(gòu)件所組成的各類結(jié)構(gòu)物進行整體的抗爆響應(yīng)研究，分析各類大型結(jié)構(gòu)在遭受爆炸沖擊作用下各自不同的破壞模式和倒塌機理。
　  (4)根據(jù)地面和地下各類結(jié)構(gòu)物在各種爆炸波沖擊下動力響應(yīng)及破壞機理的分析成果，對目前國內(nèi)外現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)防爆減災(zāi)的理論和技術(shù)加以研究改進，開創(chuàng)出適宜我國國情并領(lǐng)先于國際的嶄新的各類結(jié)構(gòu)防爆減災(zāi)控制的理論和技術(shù)體系。
3.工程結(jié)構(gòu)抗爆防爆重點研究方向
　  根據(jù)上述本領(lǐng)域研究的總體戰(zhàn)略目標(biāo)，綜合目前國內(nèi)外在有關(guān)各類結(jié)構(gòu)遭突發(fā)性爆炸襲擊下的災(zāi)害效應(yīng)及減災(zāi)控制等方面取得的研究成果和存在的不足，同時結(jié)合我國現(xiàn)今的科研技術(shù)實力和未來一段時期的預(yù)期目標(biāo)，確定本領(lǐng)域應(yīng)重點發(fā)展的研究方向如下。
　  (1)爆炸沖擊作用機理與荷載模型研究，包括復(fù)雜城市環(huán)境中人為爆炸的作用機理與荷載模型、工程結(jié)構(gòu)遭受撞擊的作用機理與防護措施、爆炸沖擊波與結(jié)構(gòu)之間的相互作用與加載規(guī)律、爆炸飛片對結(jié)構(gòu)的破壞作用、爆炸沖擊荷載與其他災(zāi)害荷載對結(jié)構(gòu)的綜合作用等。
(2)工程結(jié)構(gòu)的爆炸災(zāi)害響應(yīng)研究，包括爆炸沖擊荷載作用下結(jié)構(gòu)的材料性能及構(gòu)件的失效模式，爆炸沖擊荷載作用下工程結(jié)構(gòu)的損傷累積、破壞機理與倒塌機制,工程結(jié)構(gòu)爆炸災(zāi)害的數(shù)值模擬，工程結(jié)構(gòu)爆炸災(zāi)害的評估與加固方法，空爆作用下考慮場地效應(yīng)的地面結(jié)構(gòu)物災(zāi)害響應(yīng)的數(shù)值模擬分析，爆炸波沖擊下城市生命線工程的災(zāi)害響應(yīng)等。
　　(3)爆炸波與巖土中結(jié)構(gòu)的相互作用研究，包括爆炸沖擊荷載作用下土的彈塑性響應(yīng)與液化效應(yīng)、爆炸波沖擊下土與地下結(jié)構(gòu)的動力相互作用及地下結(jié)構(gòu)的非線性動力響應(yīng)、地下爆炸波沖擊下土與地面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的動力相互作用及地面結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)等。
　　(4)工程結(jié)構(gòu)的抗爆設(shè)計與減災(zāi)控制研究，包括爆炸波沖擊下工程結(jié)構(gòu)的減災(zāi)控制措施與加固技術(shù)、抗爆結(jié)構(gòu)材料與抗爆結(jié)構(gòu)體系、民用建筑爆炸防護設(shè)計的基礎(chǔ)研究等。
　　通過本領(lǐng)域的上述研究工作，不僅在理論上取得突破性進展,對復(fù)雜城市環(huán)境內(nèi)爆炸波傳播效應(yīng)和各類結(jié)構(gòu)物在常見各種爆炸波沖擊下所受荷載模擬、構(gòu)件損害機理以及各種減災(zāi)控制效果進行更為符合實際的模擬和計算分析，以獲取豐富翔實的數(shù)據(jù)資料并且掌握其內(nèi)在的客觀規(guī)律；而且在實踐上取得實質(zhì)性進展，對現(xiàn)實中因恐怖襲擊或各種意外事故所引發(fā)的爆炸波沖擊下各類工程結(jié)構(gòu)的抗爆設(shè)計和受爆炸損壞后的修復(fù)加固，提供直接的指導(dǎo)和實施，使各類工程結(jié)構(gòu)的抗爆可靠度得以明顯提高，從而大幅度地降低爆炸所造成的人民生命和財產(chǎn)的損失。