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原文传递爆炸作用下钢筋混凝土桥梁压力场分析及损伤效应研究

论文题名：	爆炸作用下钢筋混凝土桥梁压力场分析及损伤效应研究
关键词：	钢筋混凝土桥;压力场;破坏模式;爆炸荷载
摘要：	近年来，恐怖袭击或汽车炸弹等引起的桥梁爆炸事故时有发生，给社会经济发展及人们的日常生活带来严重影响。本文以江西省凤排桥桥面车载爆炸为工程研究背景，利用有限元软件AUTODYN模拟了车载炸弹作用下钢筋混凝土桥梁的损伤过程。本文主要研究了爆炸荷载作用下车厢钢板尺寸、桥面分幅间距、护栏等参数变化对钢筋混凝土桥梁荷载场分布及结构动力响应的影响。基于已有凤排桥爆炸后桥梁损伤检测报告，模拟多种工况反演该桥破坏情形，对数值模拟的压力场进行荷载分区，与凤排桥不同破坏模式区域对应分析，主要的研究工作及成果如下：　　（1）冲击波荷载的分布形式对于炸药量及起爆位置这两个参数变化并不敏感，桥面超压峰值荷载场呈“单峰形”，峰值出现位置与TNT起爆位置有关，荷载场峰值位于爆炸点正下方投影处。　　（2）车厢钢板改变了桥面压力场分布形式，模拟车载爆炸时不能直接采用TNT模拟，应考虑车辆底板对爆炸冲击波传播的影响。桥面车载爆炸时车体钢板具有三个作用：消峰作用、延时作用、环流效应。自由空气域的超压预测经验公式已不适用，结合经验公式和数值模拟结果，在Baker公式基础上考虑钢板阻挡作用提出了车载爆炸条件下桥面超压峰值预测公式。　　（3）当钢板边长在H~2H（H为爆心高度）范围内时，钢板消峰阻挡作用随着钢板尺寸增大逐渐明显，方板边长为1.5H~1.8H钢板下方超压值衰减最快。车载爆炸下桥面荷载分为四个区域：隔离区、衰减区、增强区、无影响区。荷载隔离区椭圆范围与钢板形状有关。　　(4)桥面分幅的设置有利于爆炸冲击波的消散，减少了分幅桥梁承受的冲击压力。超压峰值随着分幅间距增大而不断减小，超压峰值到达时间随着分幅间距增大而增大。随着分幅间距加宽，另一幅桥面板超压峰值降低速率减小，分幅间距超过2m后，爆炸源所在幅桥面对另一幅桥面超压峰值影响很小。　　(5)在汽车炸弹爆炸作用下，以钢筋混凝土护栏、组合式护栏、梁柱式护栏为研究对象，探讨了不同种类护栏对桥面压力场分布及损伤程度的影响，其中钢筋混凝土墙式护栏不易变形耗能，阻挡了爆炸冲击波的自由传播，使反射作用在桥面板上的超压增大，故墙式护栏较其他两种护栏桥面损伤更为严重。因组合式护栏、梁柱式护栏变形消耗了爆炸冲击能量，栏杆间距更利于冲击波扩散绕射，故桥面损伤更为分散程度更轻。　　(6)在实桥检测报告基础上，通过多个工况反演凤排桥爆炸情形，实桥破坏区域可分为剪切破坏区、弯剪破坏区、弯曲破坏区，这些破坏区域与数值模拟典型荷载压力线对应较好，进一步验证了车载爆炸时考虑车厢钢板影响的必要性。
作者：	曾珍
专业：	道路与铁道工程
导师：	李月光
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文