預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋遭受超高車輛撞擊下的損傷機(jī)理研究.pdf

1、近年來，由于交通事故越發(fā)頻繁，越來越多的結(jié)構(gòu)遭受到了交通工具的撞擊。尤其是在繁華的現(xiàn)代大都市中，運(yùn)輸繁忙的立交橋和其它一些跨線城市橋梁經(jīng)常遭受超高車輛撞擊，造成車輛和橋梁損傷。為了揭示超高車輛撞擊下預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁箱梁橋的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律及損傷機(jī)理，本文基于計(jì)算動(dòng)力學(xué)理論，通過使用有限元軟件ANYSY/LS-DYNA開展了若干工況下預(yù)應(yīng)力箱型梁橋遭受超高車輛撞擊下的損傷分析以及部分參數(shù)化分析的工作。主要研究工作及成果如下:
　　(1)

2、闡明了LS-DYNA軟件是功能齊全的幾何非線性、材料非線性以及接觸非線性的程序。進(jìn)一步說明了軟件采用了何種接觸碰撞算法，并解釋了在原理上碰撞接觸非線性是如何實(shí)現(xiàn)的。
　　(2)根據(jù)清華大學(xué)所做罐體撞擊鋼筋混凝土T梁試驗(yàn)建立了相應(yīng)的有限元模型，進(jìn)行了模擬分析。分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，證明了LS-DYNA模擬此類撞擊有很高的可信度。
　　(3)運(yùn)用LS-DYNA建立了精細(xì)化預(yù)應(yīng)力箱型梁橋上部結(jié)構(gòu)的三維分離式模型，鋼筋與混凝土

3、的連接按共節(jié)點(diǎn)的方式進(jìn)行處理。建立車輛與橋梁上部結(jié)構(gòu)碰撞的耦合模型。以汽車80km/h速度正面撞擊橋梁為例，分析了橋梁和汽車的破壞損傷和橋梁整體位移情況，得到當(dāng)汽車撞擊上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量較大的橋梁時(shí)，橋梁整體損傷十分微小;汽車形變使得撞擊形式發(fā)生改變，由正面撞擊發(fā)展成為沖切撞擊。分析比較了汽車以不同的車速撞擊下，橋梁上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，結(jié)果表明:撞擊速度越大，碰撞力越大;撞擊速度越大，撞擊區(qū)域位移就越大，同時(shí)破壞范圍也越大，但位移的增加并非線

4、性增加。
　　(4)討論了薄壁預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橋在超高車輛以不同的水平撞擊位置、不同的超高高度以及不同的車輛質(zhì)量等工況撞擊下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，分析了汽車的破壞損傷狀況。研究表明:撞擊位置越靠近橋梁支座，撞擊高度越高以及車輛質(zhì)量越重，則橋梁損傷就越嚴(yán)重。
　　(5)討論了汽車直接撞擊區(qū)域橋梁的內(nèi)在因素，諸如混凝土標(biāo)號、分布筋配筋率以及箍筋配筋率等，對其自身動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。研究表明:混凝土標(biāo)號提高、分布筋配筋率提高以及箍筋配筋率