工程结构抗爆防爆研究进展与研究方向

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1.工程结构抗爆防爆研究进展
　　在工程结构抗爆防爆研究方面，国内外学者已开展了爆炸波在空中、地面和岩土等各种复杂环境和介质中的传播规律以及各类结构物或构件因各类爆炸所引起的破坏效应的理论和实验研究,取得了丰硕的成果，主要包括以下几个方面：
　　(1)结构物的爆炸连锁坍塌研究。国外学者针对美国俄克拉何马州Murrah联邦大楼因汽车炸弹爆炸引起的连锁倒塌事件和纽约世贸中心停车场货车炸弹爆炸事件进行了仿真分析，研究了爆炸在建筑物上产生的荷载及其破坏效果，论证了结构抗爆方面的设计缺陷，提出了一种预防建筑物连锁倒塌的钢缆索体系并进行了相关测试。
　　(2)各类结构构件遭爆炸波冲击加载的研究。各国学者针对诸如平板、墙体、柱体、梁、壳体以及天线等各类结构构件因遭受各种爆炸波冲击加载而引起的弹塑性响应及破坏屈曲等进行了深人的实验及数值分析。
　　(3)地表建筑物和结构物的抗爆研究。各国学者针对砖石建筑、钢筋混凝土建筑、多高层建筑、核反应堆安全壳结构以及桥梁结构等各类地表结构物遭各种爆炸冲击引起的动力响应及破坏效应进行了大量的实验和理论分析，提出了许多积极有效的防爆措施。
　　(4)爆炸冲击下土－结构动力相互作用及地下结构的抗爆研究。国外学者对由地质填土、隔震材料、埋置炸药和部分埋置结构组成的介质－结构体系进行了地下爆炸冲击下的动力相互作用数值分析；国内学者研究了爆炸波冲击下马蹄形地下防护结构与围岩间的非线性相互作用问题，再现了波在弹性层中的传播及反射过程；国内外学者还开展了地下结构局部遭邻近地下爆炸冲击加载的实验研究等。
　  (5)爆炸波在复杂环境和介质内的传播效应。各国学者研究了爆炸波在各种复杂环境和介质(空中、地面、土体、岩石等多类介质)中的传播规律，建立了诸如空中爆炸波超压函数的计算公式、一维爆炸波作用下三相饱和土的本构关系、爆炸波在岩体中传播时岩石本构模型、应力变形及破坏机理等以及城市复杂建筑群或街道中爆炸波的传播规律以及周围结构物对爆炸波传播的影响。
2.工程结构抗爆防爆研究的战略目标
　  为了全面系统地开展爆炸冲击下工程结构的灾害响应与减灾控制的研究工作，进一步研制出适当的防爆减灾控制措施来有效地降低工程结构的灾害损失,很有必要结合我国当前的国情，确定出在今后10～15年的一段时期内本领域研究的战略目标。
　　(1)针对当前国内外城市各类工程结构面临汽车炸弹爆炸的恐怖威胁以及在各类结构物内外因疏忽、使用不当或维修不及时等遗留的各种爆炸隐患，有关部门应预先组织科研力量，研究制定出有关防范恐怖袭击和消除各类意外爆炸的一系列科学管理措施。
　  (2)深人研究各类爆炸发生的机理及其在地面和地下诸如城市街道、室内厅堂、厂房内外、地下隧道、密闭空间以及岩土介质等各类环境中的传播规律，合理确定出各种情形下爆炸波施加在墙体、窗户、立柱、横梁、楼板、筒壁等各种构件上的超压模型，以利于有效进行结构的抗爆响应分析。
　  (3)在合理模拟出上述各类构件上爆炸波的加载模型后，通过实验和数值模拟两种方法进一步详细开展各类构件遭爆炸冲击下的非线性动力响应分析，深入探索爆炸加载下材料的破坏机理，然后据此对由不同构件所组成的各类结构物进行整体的抗爆响应研究，分析各类大型结构在遭受爆炸冲击作用下各自不同的破坏模式和倒塌机理。
　  (4)根据地面和地下各类结构物在各种爆炸波冲击下动力响应及破坏机理的分析成果，对目前国内外现有的结构防爆减灾的理论和技术加以研究改进，开创出适宜我国国情并领先于国际的崭新的各类结构防爆减灾控制的理论和技术体系。
3.工程结构抗爆防爆重点研究方向
　  根据上述本领域研究的总体战略目标，综合目前国内外在有关各类结构遭突发性爆炸袭击下的灾害效应及减灾控制等方面取得的研究成果和存在的不足，同时结合我国现今的科研技术实力和未来一段时期的预期目标，确定本领域应重点发展的研究方向如下。
　  (1)爆炸冲击作用机理与荷载模型研究，包括复杂城市环境中人为爆炸的作用机理与荷载模型、工程结构遭受撞击的作用机理与防护措施、爆炸冲击波与结构之间的相互作用与加载规律、爆炸飞片对结构的破坏作用、爆炸冲击荷载与其他灾害荷载对结构的综合作用等。
(2)工程结构的爆炸灾害响应研究，包括爆炸冲击荷载作用下结构的材料性能及构件的失效模式，爆炸冲击荷载作用下工程结构的损伤累积、破坏机理与倒塌机制,工程结构爆炸灾害的数值模拟，工程结构爆炸灾害的评估与加固方法，空爆作用下考虑场地效应的地面结构物灾害响应的数值模拟分析，爆炸波冲击下城市生命线工程的灾害响应等。
　　(3)爆炸波与岩土中结构的相互作用研究，包括爆炸冲击荷载作用下土的弹塑性响应与液化效应、爆炸波冲击下土与地下结构的动力相互作用及地下结构的非线性动力响应、地下爆炸波冲击下土与地面结构基础的动力相互作用及地面结构的动力响应等。
　　(4)工程结构的抗爆设计与减灾控制研究，包括爆炸波冲击下工程结构的减灾控制措施与加固技术、抗爆结构材料与抗爆结构体系、民用建筑爆炸防护设计的基础研究等。
　　通过本领域的上述研究工作，不仅在理论上取得突破性进展,对复杂城市环境内爆炸波传播效应和各类结构物在常见各种爆炸波冲击下所受荷载模拟、构件损害机理以及各种减灾控制效果进行更为符合实际的模拟和计算分析，以获取丰富翔实的数据资料并且掌握其内在的客观规律；而且在实践上取得实质性进展，对现实中因恐怖袭击或各种意外事故所引发的爆炸波冲击下各类工程结构的抗爆设计和受爆炸损坏后的修复加固，提供直接的指导和实施，使各类工程结构的抗爆可靠度得以明显提高，从而大幅度地降低爆炸所造成的人民生命和财产的损失。