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考虑基础冲刷的桥墩撞击分析与防撞设计研究
| 论文题名： | 考虑基础冲刷的桥墩撞击分析与防撞设计研究 |
| 关键词： | 桥墩;船桥碰撞;防撞设计;基础冲刷 |
| 摘要： | 作为引起桥墩失稳而导致桥梁毁坏的两大重要问题:桥墩基础冲刷和船舶撞击，一直以来都是世界各国学者关注的焦点。然而，目前各国大多数都将桥梁基础冲刷与船舶撞击桥梁作为两个方向分别进行研究，而并未考虑到两者间的相互关联。基于此背景，结合现实当中桥梁有可能同时遭受冲刷与船舶撞击共同作用的情况，本文主要的研究内容以及结论如下: 1.由于冲刷作用影响的主要是桥墩基础部分，本论文主要采用了《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007中的m值法来模拟桩土相互作用，并对梁桥遭受冲刷作用的影响进行理论计算，通过Midas有限元软件中的土弹簧来实现m值法的应用。经过有限元模型计算与理论计算的结果验证分析，可以发现两者得出的桩基内力差值在3％以内，证明了m值法在有限元模型中应用的可行性，且通过计算结果可以发现，随着冲刷深度的不断加深，桩基强度将不足以保证桥梁的稳定性，墩顶位移也随着冲刷深度的加深而增大，进而影响桥面行车安全。 2.经过对m值法可行性的验证，选取云阳县养鹿大桥进行有限元建模分析，船舶撞击力在我国现行规范的基础上进行选取，以此进行桥墩基础冲刷对桥墩抗撞击能力的影响分析。通过分析在不同的冲刷深度下，船舶不同方向撞击养鹿大桥1号桥墩，可以发现我国现行规范将船舶撞击力等效为静力，其结果是偏于不保守的，造成了横桥向船舶撞击后墩项位移量偏小，这对实际桥梁的抗撞设计是不利的。随着冲刷深度的增加，墩身的弯矩在不断减小，这证明了冲刷深度的加大对桥墩的抗撞击能力有所提升，但桩基的弯矩值却不断的增大，且桩基最大弯矩值所在位置不断向桩基下部移动，严重影响了桥墩的安全性。 3.经过以上静力模型分析，在此基础上，采用Abaqus有限元分析软件建立养鹿大桥1号桥墩以及桥墩FRP柔性防撞结构，从动力学的角度分析桥梁基础冲刷、船舶撞击以及FRP柔性防撞结构三者对桥梁所带来的一系响应。根据不同冲刷深度下桥墩拉应力分布趋势以及墩顶位移量发现，桥墩拉应力的集中区域随着冲刷深度的加深，开始向桥墩下部扩散，这说明，随着冲刷的加剧，桥墩的柔性得到提升，抗撞击能力得到提高，验证了静力模型分析的结论，而FRP柔性浮箱的存在大大的弥补了由冲刷导致的桩基拉应力增大问题，保证了桥墩整体稳定性。 4.总结桥梁FRP柔性防撞施工设计，对于FRP柔性防撞结构的制造工艺以及安装技术要求进行评述，并给出FRP浮箱结构质量验收及FRP材料质量验收标准。 |
| 作者： | 杨泽涵 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 向中富 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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