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原文传递跨线弯梁桥在超高车辆撞击下的动态响应分析

论文题名：	跨线弯梁桥在超高车辆撞击下的动态响应分析
关键词：	跨线曲线梁桥;超高车辆;撞击事故;有限元分析;损伤机理;支承方式
摘要：	随着高速公路的建设和城市道路的进一步发展，道路网中立交桥日益增多。为了使桥梁设计满足路线平面布置的需要及增添城市景观，一般需要采用曲线桥，并且主要采用曲线梁桥的形式。城市立交中曲线梁桥结构也得到了广泛的应用，尤其在立交的匝道设计中应用最广。随着城市道路中曲线梁桥的广泛应用，相应的问题和事故也随之而来。限于匝道桥有限的净空高度，或者错误驾驶，超高车辆撞击跨线桥梁的事故屡见不鲜。因此，开展曲线梁桥在超高车辆撞击下的损伤机理和防护措施具有重要的工程意义。　　然而，超高车辆撞击曲线梁桥是个极其复杂的动力过程，而且曲线梁桥复杂的“弯扭耦合”作用，导致弯梁桥自身存在很多如曲线梁桥的平面变形问题、主梁腹板开裂问题以及支座脱空等问题还没有很好地解决。用试验方法模拟代价过于昂贵，本文基于高精度有限元软件ABAQUS，讨论了超高车辆撞击曲线梁桥过程中的损伤机理和能量转换方式，并研究了不同支承方式下，曲线梁桥在超高车辆撞击下的弯矩、剪力分布以及支座损伤状况，得出以下结论: 　　一、讨论了不同曲率半径下的曲线梁桥在不同撞击速度下的局部损伤和整体性破坏: 　　(1)曲率半径越小，撞击荷载作用下产生的应力分布越集中，应力峰值越大; 　　(2)曲线梁桥在超高车辆撞击下产生的局部性损伤随着曲率半径的减小而增大，而曲线梁桥的整体损伤主要表现为沿着竖向轴和行车方向的扭转，即“弯扭耦合”的作用效应; 　　二、进行了不同曲率半径下的曲线梁桥在不同撞击速度下的能量转换和模态分析: 　　(1)撞击系统的能量转换方式为撞击动能转化为系统的变性能（弹性应变能和塑性应变能）。　　(2)在模态分析中，曲线梁桥的振动集中在X-ROTATION和Z-ROTATION，即“弯扭耦合”效应，印证了结论一的结果; 　　三、讨论了不同多跨超静定曲线梁桥的三种不同支承方式: 　　1）两端点均为“抗扭支承”，中间为“点铰支承”; 　　2）当跨数较多时，梁端点设“抗扭支承”，中间跨设置一个“抗扭支承”，其余都为“点铰支承”; 　　3）为减小扭矩对主梁的作用，梁端设抗扭支承，中间跨设置向外侧的偏心铰支承。　　并进行了在三种不同支承方式下主梁的受力分析: 　　1)相对于中间跨设置点铰支座的弯梁桥，中间跨设置了带预偏心的点铰支座的弯梁桥，抗扭增大，在抵抗撞击荷载引起的弯矩时，比不带预偏心的点铰支座处产生的弯矩偏大，这是由于由于预偏心的作用，使得各个支座反力在点铰支座处产生的弯矩偏大; 　　2)相对于中间跨设置点铰支座（包括带偏心的点铰支座）的弯梁桥，中间跨增设抗扭支座的弯梁桥在撞击力荷载的作用下，支座受到的破坏力更大，主梁变形更严重。为了保证结构受力合理，在工程应用中，应将中间跨设置的抗扭支座尽量隔开设置，以保证该支承区域支座不会发生剪切破坏和错位脱空。
作者：	张燕
专业：	建筑与土木工程
导师：	张巍
授予学位：	硕士
授予学位单位：	太原理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文