高等防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算理論

前言

　　防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是抵抗武器彈藥的爆炸效應(yīng)和彈頭的侵徹效應(yīng)，以及抵抗事故型偶然爆炸效應(yīng)和撞擊效應(yīng)。爆炸荷載和侵徹及撞擊荷載的共同特點(diǎn)是作用強(qiáng)度大和作用時(shí)間短，為瞬息或短時(shí)強(qiáng)動(dòng)載。它們作用的特點(diǎn)之一是除了對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生整體作用外，還對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生局部破壞。簡(jiǎn)要概述防護(hù)結(jié)構(gòu)在爆炸和沖擊作用下的基本特點(diǎn)和近年來在該領(lǐng)域的理論最新成果構(gòu)成了第1章內(nèi)容?！　》雷o(hù)結(jié)構(gòu)材料，無論是鋼筋或混凝土，都具有應(yīng)變速率特性，即在快速動(dòng)力加載下，其變形和破壞特性與靜力加載下有很大的不同，特別是其破壞強(qiáng)度有很大的提高，為了發(fā)揮其潛力，需要對(duì)材料的動(dòng)力特性進(jìn)行深入研究；防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中常常只考慮抵抗一次性的爆炸荷載或撞擊和侵徹效應(yīng)，只要求不引起其內(nèi)部的人員傷亡和設(shè)備損害，所以防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算允許產(chǎn)生很大的塑性變形和一定的局部破壞，因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算的最重要的問題之一是根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用特點(diǎn)和要求擬定其極限狀態(tài)，從而確定結(jié)構(gòu)極限變形的標(biāo)準(zhǔn)。上述內(nèi)容構(gòu)成了第2章。　　長期以來，侵徹爆炸效應(yīng)的計(jì)算都是基于能量法的原理和總結(jié)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)所建立的試驗(yàn)公式進(jìn)行的。近年來，沖擊爆炸效應(yīng)的理論有了很大的改觀，表現(xiàn)在基于“短波”和“弱波”理論的侵徹和爆炸效應(yīng)計(jì)算理論有了明顯的進(jìn)步。本章的侵徹效應(yīng)計(jì)算理論，能夠用以初步解釋試驗(yàn)公式中各種試驗(yàn)系數(shù)的物理機(jī)理。上述內(nèi)容構(gòu)成了第3章?！　∧壳翱紤]瞬時(shí)和短時(shí)強(qiáng)動(dòng)載作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)變形特點(diǎn)的計(jì)算方法，在某種程度上已基本滿足設(shè)計(jì)需要。但是其應(yīng)用實(shí)踐表明，根據(jù)計(jì)算確定的承載能力在大多數(shù)情況下明顯低于建筑結(jié)構(gòu)真實(shí)動(dòng)力試驗(yàn)得出的實(shí)際值。究其原因，主要是在計(jì)算時(shí)將建筑物分解成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)構(gòu)件后，僅對(duì)每一種構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算，而沒有考慮建筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的相互作用。在設(shè)計(jì)時(shí)既考慮上部構(gòu)件的彈性和塑性，又進(jìn)一步研究配置在下部的結(jié)構(gòu)和土基礎(chǔ)的變形性和結(jié)構(gòu)支承的柔性對(duì)上部構(gòu)件的影響，構(gòu)成了第4章內(nèi)容。

內(nèi)容概要

　　《高等防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算理論》從結(jié)構(gòu)計(jì)算理論發(fā)展的角度，重點(diǎn)介紹了著者認(rèn)為對(duì)當(dāng)前防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算以及對(duì)未來防護(hù)工程計(jì)算發(fā)展將起較大影響的新理論研究成果。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 防護(hù)工程和對(duì)防護(hù)工程的破壞武器簡(jiǎn)介1.2 武器的侵徹與爆炸效應(yīng)1.3 事故型的偶然爆炸效應(yīng)和偶然撞擊效應(yīng)1.4 防護(hù)結(jié)構(gòu)和防護(hù)結(jié)構(gòu)材料1.5 防護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算特點(diǎn)1.6 防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算理論發(fā)展及本書內(nèi)容簡(jiǎn)述第2章 鋼筋混凝土材料的變形與強(qiáng)度準(zhǔn)則2.1 材料的變形性質(zhì)2.1.1 鋼筋的本構(gòu)模型2.1.2 鋼筋的動(dòng)力特性2.1.3 混凝土的本構(gòu)模型2.1.4 混凝土的動(dòng)力特性2.2 鋼筋與混凝土的粘結(jié)力2.3 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)類型及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2.3.1 極限狀態(tài)類型2.3.2 確定性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則本章參考文獻(xiàn)第3章 結(jié)構(gòu)抗侵徹局部作用計(jì)算3.1 彈體對(duì)結(jié)構(gòu)侵徹局部作用的宏觀現(xiàn)象3.2 混凝土中侵徹局部變形與破壞特點(diǎn)3.2.1 廣義剪切情況3.2.2 廣義壓縮情況3.3 半無限介質(zhì)中侵徹計(jì)算方法3.3.1 介質(zhì)侵徹破碎區(qū)運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系3.3.2 彈體表面阻抗分析3.3.3 彈形系數(shù)及垂直侵徹深度計(jì)算3.4 半無限介質(zhì)中斜侵徹計(jì)算方法3.4.1 基本概念與基本假設(shè)3.4.2 不對(duì)稱模型描述3.4.3 彈體阻力計(jì)算3.4.4 侵徹深度計(jì)算3.5 半無限分層介質(zhì)中的侵徹計(jì)算方法3.5.1 第一層介質(zhì)侵徹深度計(jì)算3.5.2 第二層介質(zhì)侵徹深度計(jì)算3.6 鋼筋混凝土貫穿系數(shù)的計(jì)算本章參考文獻(xiàn)第4章 結(jié)構(gòu)抗爆炸整體作用計(jì)算4.1 概述4.1.1 現(xiàn)狀4.1.2 結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析引言4.1.3 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為有限自由度體系計(jì)算的方法4.2 位于變形支承系上單自由度體系的計(jì)算4.2.1 一般任意抗力體系4.2.2 理想彈塑性抗力體系4.2.3 線性強(qiáng)化彈塑性體系4.2.4 剛塑性抗力體系4.3 鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁抗爆炸的動(dòng)力計(jì)算4.3.1 彈性階段計(jì)算4.3.2 塑性階段計(jì)算4.4 動(dòng)支座鋼筋混凝土梁抗爆炸的動(dòng)力計(jì)算4.4.1 動(dòng)支座梁的計(jì)算模型4.4.2 彈性階段計(jì)算4.4.3 塑性階段計(jì)算4.4.4 動(dòng)反力的計(jì)算4.4.5 算例及分析4.5 鋼筋混凝土梁系結(jié)構(gòu)的動(dòng)力計(jì)算4.5.1 雙構(gòu)件計(jì)算方法4.5.2 歸結(jié)為動(dòng)支座的計(jì)算方法4.5.3 動(dòng)力特性分析4.6 動(dòng)支座桿系結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算4.6.1 拱式結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型4.6.2 數(shù)值計(jì)算程序4.6.3 動(dòng)支座對(duì)梁結(jié)構(gòu)的影響4.6.4 動(dòng)支座對(duì)拱結(jié)構(gòu)的影響4.6.5 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)程序的編制方法4.6.6 算例及分析本章參考文獻(xiàn)第5章 事故型沖擊荷載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算研究5.1 引言5.1.1 建筑工程和交通運(yùn)輸工程領(lǐng)域中發(fā)生事故型沖擊的情況及其特征量值5.1.2 沖擊的概念、沖擊荷載的特點(diǎn)和分類5.2 事故型沖擊作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)變形與破壞特性的試驗(yàn)研究5.2.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的局部破壞5.2.2 鋼筋混凝土梁的變形與破壞5.2.3 鋼筋混凝土柱的變形破壞試驗(yàn)研究5.2.4 事故型沖擊作用下板、殼的變形破壞特性5.3 事故型沖擊對(duì)結(jié)構(gòu)的局部破壞計(jì)算5.3.1 事故型沖擊作用下沖擊體對(duì)梁、板的侵徹破壞5.3.2 事故型沖擊作用下沖擊體對(duì)板、殼的震塌和貫穿計(jì)算5.3.3 事故型沖擊作用下核反應(yīng)堆鋼筋混凝土防護(hù)殼防止沖切塞塊震離的計(jì)算5.4 事故型沖擊作用下鋼筋混凝土粱的整體動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算5.4.1 基于工程彎曲理論的擬彈性階段計(jì)算5.4.2 梁雙剛片模型的塑性階段動(dòng)力計(jì)算5.4.3 梁五剛片模型的塑性階段動(dòng)力計(jì)算5.5 事故型沖擊作用下鋼筋混凝土柱的動(dòng)力計(jì)算5.6 事故型沖擊作用下鋼筋混凝土板的整體動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算5.6.1 沖擊的局部破壞計(jì)算5.6.2 彈性階段計(jì)算5.6.3 塑性階段計(jì)算本章參考文獻(xiàn)第6章 脈沖荷載作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)剪力分析方法6.1 脈沖荷載作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的特點(diǎn)6.1.1 抗爆結(jié)構(gòu)一般動(dòng)力分析方法簡(jiǎn)介6.1.2 脈沖荷載作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的特點(diǎn)6.2 梁板結(jié)構(gòu)構(gòu)件動(dòng)剪力分析方法6.2.1 梁的動(dòng)剪力解析分析方法6.2.2 板的動(dòng)剪力解析分析方法6.2.3 梁板動(dòng)剪力Biggs簡(jiǎn)化分析方法6.2.4 梁板動(dòng)剪力解析方法計(jì)算結(jié)果與Biggs簡(jiǎn)化方法的對(duì)比分析6.3 抗爆結(jié)構(gòu)動(dòng)剪力的實(shí)用分析方法6.3.1 爆炸荷載作用下動(dòng)剪力的計(jì)算6.3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性對(duì)動(dòng)剪力的影響本章參考文獻(xiàn)第7章 抗爆混凝土結(jié)構(gòu)的面力效應(yīng)7.1 混凝土結(jié)構(gòu)中的面力及其效應(yīng)7.1.1 結(jié)構(gòu)中的面力7.1.2 面力產(chǎn)生的條件7.1.3 關(guān)于面力及其效應(yīng)研究的回顧7.2 考慮面力效應(yīng)結(jié)構(gòu)的抗力模型7.2.1 概述7.2.2 基本假定7.2.3 基本方程7.2.4 考慮面力的抗力模型7.3 考慮面力效應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的靜力分析7.3.1 基本方程和求解方法7.3.2 應(yīng)變空間中材料的本構(gòu)關(guān)系模型7.3.3 帶有下降段的結(jié)構(gòu)抗力曲線求解方法7.4 考慮面力效應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)7.4.1 基本方程及其求解方法7.4.2 算例本章參考文獻(xiàn)第8章 爆炸沖擊作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)變速率效應(yīng)與破壞形態(tài)的數(shù)值分析方法8.1 分層Timosherko梁非線性動(dòng)力有限元分析方法8.1.1 應(yīng)變速率型工程材料本構(gòu)模型8.1.2 Timosherko梁的基本理論8.1.3 Timosherko梁有限元分析方法8.1.4 典型算例8.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)二維非線性動(dòng)力有限元分析方法8.2.1 二維受力狀態(tài)下混凝土的本構(gòu)關(guān)系8.2.2 二維非線性動(dòng)力有限元基本理論8.2.3 材料和結(jié)構(gòu)軟化問題的處理8.2.4 典型算例本章參考文獻(xiàn)第9章 非飽和土中平面壓縮波與結(jié)構(gòu)的相互作用9.1 平面壓縮波在障礙物上的正反射9.2 無限深軟土地基上剛性結(jié)構(gòu)上的動(dòng)荷載9.2.1 突加恒定沖擊波作用下剛性結(jié)構(gòu)上的相互作用壓力9.2.2 突加線性衰減沖擊波作用下剛性結(jié)構(gòu)上的相互作用壓力和動(dòng)荷載9.2.3 側(cè)壁剪力對(duì)土中淺埋剛性結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的影響9.3 雙層介質(zhì)地基上土中淺埋封閉矩形剛性結(jié)構(gòu)的動(dòng)荷載9.3.1 結(jié)構(gòu)底板反力的近似表達(dá)式9.3.2 加載條件下結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)微分方程及其解9.3.3 卸載條件下作用在頂、底板上的相互作用動(dòng)壓力與動(dòng)荷載9.4 條形基礎(chǔ)上土中淺埋敞開式矩形剛性結(jié)構(gòu)的動(dòng)荷載9.5 突加線性衰減沖擊波作用下成層式結(jié)構(gòu)的動(dòng)荷載9.5.1 體系運(yùn)動(dòng)微分方程組的建立9.5.2 用拉普拉斯（LapIace)積分變換法求解聯(lián)立微分方程組……第10章 飽和土中介質(zhì)與結(jié)構(gòu)的相互作用第11章 爆炸沖擊震動(dòng)與儀器設(shè)備隔震第12章 人員隔震及隔震系統(tǒng)分析

章節(jié)摘錄

　　2．1．3混凝土的本構(gòu)模型　　混凝土是一種由水泥、砂、石子組成的材料，它包含結(jié)晶凝結(jié)、凝膠體以及大量的孔隙和毛細(xì)管（其中含有蒸汽和液體），混凝土中粗細(xì)填料的晶粒呈不規(guī)則的配置。在這種非均質(zhì)材料中，荷載形成一種復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，而從混凝土試件結(jié)果中得出的變形圖是非線性的，在一般情況下它包括曲線形的上升段和下降段。但試驗(yàn)表明，盡管這些變形圖取決于很多因素（混凝土的種類、配比、各個(gè)組成性質(zhì)間的相互關(guān)系、水泥砂漿和大塊填料間的粘結(jié)程度、變形特征值、加載速度），但其一般特性還是保持不變。還有一點(diǎn)很重要，那就是混凝土試件單軸受壓時(shí)所得到的變形圖，在外形上很接近在彎曲構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件受壓區(qū)中所得到的變形圖?；炷恋膽?yīng)力一應(yīng)變曲線是混凝土材料受力特征的綜合性宏觀反映，也是研究混凝土結(jié)構(gòu)的承載力和變形的主要依據(jù)。經(jīng)過比較和綜合其他學(xué)者提出的本構(gòu)關(guān)系，得到單調(diào)荷載作用下的混凝土應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線，如圖2．5中用各段曲線的表達(dá)式進(jìn)行分段描述。

媒體關(guān)注與評(píng)論

　　本書是我國抗爆結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的一本重要的專著，反映了著者研究團(tuán)隊(duì)多年的沉淀與積累，對(duì)我國從事抗爆結(jié)構(gòu)的科技人員和研究生定會(huì)有重要參考價(jià)值。　　——中國工程院院士、總裝備部21基地研究員 林俊德　　該書對(duì)抗爆結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本理論有獨(dú)到、精辟的論述。相信本書的問世，定能對(duì)廣大從事抗爆結(jié)構(gòu)的研究人員、高等院所的師生及從事抗爆結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員有重要的參考應(yīng)用價(jià)值?！　　袊こ淘涸菏?、解放軍理工大學(xué)教授 王景全

編輯推薦

　　1 緒論　　2 鋼筋混凝土材料的變形與強(qiáng)度準(zhǔn)則　　3 結(jié)構(gòu)抗侵徹局部作用計(jì)算　　4 結(jié)構(gòu)抗爆炸整體作用計(jì)算　　5 事故型沖擊荷載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算研究　　6 脈沖荷載作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)剪力分析方法　　7 抗爆混凝土結(jié)構(gòu)的面力效應(yīng)　　8 爆炸沖擊作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)變速率效應(yīng)與破壞形態(tài)的數(shù)值分析方法　　9 非飽和土中平面壓縮波與結(jié)構(gòu)的相互作用　　10 飽和土中介質(zhì)與結(jié)構(gòu)的相互作用　　11 爆炸沖擊震動(dòng)與儀器設(shè)備隔震　　12 人員隔震及隔震系統(tǒng)分析

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