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圆柱形桥墩在冲击荷载作用下的损伤指标试验研究
| 论文题名： | 圆柱形桥墩在冲击荷载作用下的损伤指标试验研究 |
| 关键词： | 圆柱形桥墩;损伤指标;船桥碰撞;冲击荷载;桥梁损伤;桥梁结构 |
| 摘要： | 桥梁损伤指标是一个描述工程结构受到的伤害或损伤程度，反映特定荷载条件下工程结构的脆弱性的一个指标，是指在不同船舶撞击吨位作用下桥梁结构发生各种破坏状态的概率，它从概率的意义上定量的刻画了工程结构的抗船撞性能，从宏观的角度描述了船舶撞击吨位与结构破坏程度之间的关系。近些年来，随着社会的不断发展，我国跨江河以及海峡海湾大桥日益增多，船舶航运需求量也飞速增加，与其相对应的桥墩抗船撞性能也需要随之提高。但是，目前国内外，船撞领域的研究主要集中在撞击力的研究中，还没有提出一个判断混凝土桥墩损伤等级的指标，针对船撞损伤指标的相关研究并没有得到深入的研究和开展，因此可以说真正意义上的桥梁船撞易损性分析还没有得到重视和开展。针对于此，本文结合抗震领域，车撞领域，建筑结构等领域的研究成果，并在最新船撞领域规范的基础之上，以及对矩形混凝土墩损伤指标的研究，提出了圆柱形钢筋混凝土桥墩五种损伤状态下的判断指标，为明确桥梁船撞的风险水平，完善桥梁的船撞设计理论，以及修复混凝土桥墩在经受船舶撞击后的状态等方面提供理论支持。本研究主要开展的研究工作如下: ①利用数值仿真模拟计算方法，结合相似比理论运用相关软件对船舶、圆柱形钢筋混凝土桥墩进行建模分析，以桥墩的损伤程度，初步提出五种状态下混凝土桥墩的损伤指标，并以此为依据，结合抗震领域建筑结构中的有关规范，提出的以墩底转角来判断损伤程度的指标。 ②对提出的损伤指标进行验证，并依据整体模型设计试验方案。采用不变的撞击质量，通过控制撞击物的碰撞速度来获得不同的撞击能量，以此来说明钢筋混凝土桥墩五种损伤程度。本文共设置了五种不同的工况，本次试验为单摆撞击试验，通过控制撞击物的高度来控制撞击物与桥墩开始撞击时的速度。因此我们需要先将撞击物提升至所需的高度，用绳子将其固定在反力墙上，在重力作用下得到不同的水平速度。 ③对提出的损伤指标进行试验验证，对比分析试验仿真计算数据与实测数据，并以此提出圆柱形钢筋混凝土桥墩抗船撞损伤等级的第一临界转角为△s=1/4ε0/ξyh0H和第二临界转角△d=2/3ε0/ξyh0H。 ④本文是桥墩抗船撞损伤指标研究的第二个实验，前一个实验是矩形桥墩的损伤指标研究。鉴于此，需要对矩形桥墩的损伤指标与圆柱形桥墩损伤指标进行对比分析。 最后，本文对船桥碰撞研究领域进行了展望，对其中船撞力以及本文部分成果尚需进一步研究的内容进行总结。 |
| 作者： | 董锐 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 耿波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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