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爆炸冲击作用下预制节段拼装桥墩的响应与损伤机理研究
| 论文题名： | 爆炸冲击作用下预制节段拼装桥墩的响应与损伤机理研究 |
| 关键词： | 钢筋混凝土桥墩;爆炸冲击响应;损伤机理;抗爆性能 |
| 摘要： | 近年来世界各地由偶然因素和战争引发的爆炸事故越来越多，对民用建筑和公路交通安全造成严重威胁。桥梁作为重要的交通枢纽，一旦遭受破坏便会造成巨大的损失。桥墩作为主要的受力构件之一，其重要性不容忽视。因此，研究钢筋混凝土桥墩的爆炸冲击响应及损伤具有重要理论意义和工程实用价值。本文主要研究工作如下： （1）总结了国内外爆炸荷载经验计算公式，分析了经验公式计算的差异。对爆炸冲击数值模拟方法和关键问题进行了总结，验证了数值模拟的可靠性。 （2）采用ANSYS/LS-DYNA建立圆形截面预制节段拼装桥墩受爆的三维实体分离式模型，研究了爆炸冲击作用下节段长细比、初始预应力水平及桥墩体系对圆形截面预制拼装桥墩动态响应与损伤的影响规律。 （3）改变爆炸质量和爆炸距离，在不同的比例距离下对预制节段拼装桥墩的损伤发展与整体现浇桥墩进行对比，研究了两者的损伤机理及破坏模式。基于受爆后桥墩的剩余承载能力，计算了桥墩的P-I曲线。并根据两者变形和破坏特征，探索了对其损伤程度评估的方法。 主要结论如下： （1）国内外爆炸荷载经验计算公式对超压峰值的计算均存在一定差异，当比例距离Z=2.0~15时，对超压峰值的计算偏差较小。 （2）在节段直径不变的情况下，节段长细比减小，预制墩身由剪切破坏逐渐变为局部破坏，墩身主要表现为节段间相对位移。在节段高度不变的情况下，节段直径越大，节段最大水平位移逐渐越小，墩身整体侧移减小。综合比较表明节段长细比减小有利于提升节段拼装桥墩的抗爆性能。 （3）增加初始预应力水平可以减小墩身的侧向位移，从而在一定程度上提高了桥墩的抗爆性能。混合体系桥墩在现浇部分表现出弯剪破坏，在节段部分表现出节段间相对位移，总体兼具完全节段桥墩与整体现浇桥墩的破坏特点。 （4）当爆炸冲击作用较大时，整体式桥墩与节段拼装桥墩都出现了剪切破坏。当爆炸冲击作用减小时，由于恒载的作用，整体式桥墩处于弯剪破坏，而节段拼装桥墩由于本身构件的特点，表现为局部破坏，节段间会出现转角和节段间相对位移。节段间转角导致的局部应力集中会导致有效截面的削弱，节段间相对位移导致墩身侧移的变化。 （5）桥墩由于损伤的变化，在爆炸冲击中均表现出完全弹性、部分弹性及失去弹性的三个阶段。在桥墩处于部分弹性阶段，可采用墩身侧移评估其损伤程度；当桥墩失去弹性产生较大残余位移时，可用墩身侧移和有效剩余截面联合评估桥墩承载能力损失，进而确定桥墩的损伤程度，此时可以参考桥墩受爆损伤量化表。 |
| 作者： | 杨旭 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张于晔 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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