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爆破荷载作用下系杆拱桥的动力响应和安全性评价
| 论文题名： | 爆破荷载作用下系杆拱桥的动力响应和安全性评价 |
| 关键词： | 系杆拱桥;爆破荷载;动力响应;安全性评价 |
| 摘要： | 随着爆破技术的不断更新，其爆破的精准度和适用性能的增加，爆破作业在社会发展的各个行业中得到广泛使用，特别是在土木及矿业等工程领域中早已成为不可缺少的一部分。另一方面，爆破作业带来便利的同时，其爆破产生的振动波也对周围岩体及建筑物产生影响，造成的安全隐患也是不可忽视的。系杆拱桥是一种集拱与梁的优点于一身的桥型，相比其他桥型，更加符合人们的审美。在城市建设中扮演着重要的角色，受到爆破荷载作用的影响几率也逐日增加。以系杆拱桥作为研究对象，分析其在爆破振动作用下主要结构或构件的内力响应特征，得出爆破荷载作用下桥梁结构的安全性评价方法，在工程实践中具有十分重要的意义。本文以天然地震分析理论为参考，结合结构动力分析理论，采用现场试验与数值分析相结合的研究手段，对一座钢箱系杆拱桥在爆破荷载作用下的响应规律和安全问题进行讨论研究，主要的研究内容有： （1）探讨总结爆破振动波的产生机理以及传播过程振动波基本参数的特性，同时将爆破振动波和天然地震波两者进行了对比，得出爆破振动波对建筑结构影响较大的参数，为后续动力响应分析提供了理论基础。 （2）通过分析研究爆破振动波在不同地形地质条件下振动波的衰减规律，得出实测爆破振动波的时程曲线的衰减量化公式，使其更加接近现场振动情况。 （3）以茅台三桥工程实例为研究背景，结合时程分析理论和结构动力分析理论，利用大型有限元软件Midas Civil对爆破荷载作用下钢箱系杆拱桥梁主拱圈和主梁的应力、位移变化规律进行分析研究，得出爆破荷载作用下桥梁主拱圈轴力、剪力-y、剪力-z及弯矩-z最大值都在拱脚处，弯矩-y最大值在1/4跨处，横向和竖向位移最大值在拱顶处，纵向位移在1/4跨和3/4跨处；主梁轴力、剪力-y、剪力-z及弯矩-z最大值都在拱脚处，弯矩-y最大值在1/4跨处，竖向位移最大值在跨中处。 （4）在爆破荷载作用下，对吊杆与主梁连接处进行局部模拟分析研究，致密的网格划分得出吊杆处各构件的内力（应力、位移）变化的准确情况。分析结果表明，内力最大值发生在吊杆连接局部处，其中应力值较为接近材料屈服强度，需要在爆破过程中采取相应的保护措施。 （5）分析评价现有的爆破安全评价标准对桥梁评价的局限性，将美国桥梁抗震评判的方法—能力需求比与桥梁结构在爆破荷载作用下破坏特点相结合，建立爆破荷载作用下基于能力需求比法的桥梁安全评价方法，得出桥梁主拱圈及主梁内力的CDRgt;1，桥梁自身强度满足爆破荷载强度的需求，同时发现拱脚处与吊杆与主梁连接处两个位置处于易损坏部位。 |
| 作者： | 黄光辉 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 谢涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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