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预应力混凝土箱型梁桥遭受超高车辆撞击下的损伤机理研究
| 论文题名： | 预应力混凝土箱型梁桥遭受超高车辆撞击下的损伤机理研究 |
| 关键词： | 箱型梁桥;车辆撞击;上部结构;动态响应;破坏损伤 |
| 摘要： | 近年来，由于交通事故越发频繁，越来越多的结构遭受到了交通工具的撞击。尤其是在繁华的现代大都市中，运输繁忙的立交桥和其它一些跨线城市桥梁经常遭受超高车辆撞击，造成车辆和桥梁损伤。为了揭示超高车辆撞击下预应力混凝土薄壁箱梁桥的动态响应规律及损伤机理，本文基于计算动力学理论，通过使用有限元软件ANYSY/LS-DYNA开展了若干工况下预应力箱型梁桥遭受超高车辆撞击下的损伤分析以及部分参数化分析的工作。主要研究工作及成果如下: (1)阐明了LS-DYNA软件是功能齐全的几何非线性、材料非线性以及接触非线性的程序。进一步说明了软件采用了何种接触碰撞算法，并解释了在原理上碰撞接触非线性是如何实现的。 (2)根据清华大学所做罐体撞击钢筋混凝土T梁试验建立了相应的有限元模型，进行了模拟分析。分析结果与试验结果吻合良好，证明了LS-DYNA模拟此类撞击有很高的可信度。 (3)运用LS-DYNA建立了精细化预应力箱型梁桥上部结构的三维分离式模型，钢筋与混凝土的连接按共节点的方式进行处理。建立车辆与桥梁上部结构碰撞的耦合模型。以汽车80km/h速度正面撞击桥梁为例，分析了桥梁和汽车的破坏损伤和桥梁整体位移情况，得到当汽车撞击上部结构质量较大的桥梁时，桥梁整体损伤十分微小;汽车形变使得撞击形式发生改变，由正面撞击发展成为冲切撞击。分析比较了汽车以不同的车速撞击下，桥梁上部结构的动态响应，结果表明:撞击速度越大，碰撞力越大;撞击速度越大，撞击区域位移就越大，同时破坏范围也越大，但位移的增加并非线性增加。 (4)讨论了薄壁预应力混凝土箱型梁桥在超高车辆以不同的水平撞击位置、不同的超高高度以及不同的车辆质量等工况撞击下的动态响应过程，分析了汽车的破坏损伤状况。研究表明:撞击位置越靠近桥梁支座，撞击高度越高以及车辆质量越重，则桥梁损伤就越严重。 (5)讨论了汽车直接撞击区域桥梁的内在因素，诸如混凝土标号、分布筋配筋率以及箍筋配筋率等，对其自身动态响应的影响。研究表明:混凝土标号提高、分布筋配筋率提高以及箍筋配筋率的提高都会明显改善桥梁的抗撞能力。 |
| 作者： | 冯振宁 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 田力;刘秉昆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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