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桥墩泡沫铝夹芯板防撞构造性能研究
| 论文题名： | 桥墩泡沫铝夹芯板防撞构造性能研究 |
| 关键词： | 桥墩泡沫铝夹芯板;防撞构造;应变曲线;力学响应;静态压缩试验 |
| 摘要： | 随着国民经济的日益增长，交通运输业的蒸蒸日上，车辆与桥墩的矛盾日益凸显，导致车辆与桥墩碰撞的事故时常发生。这类交通事故严重威胁着人员、车辆和桥梁的安全，甚至造成交通堵塞并影响过往车辆的安全。鉴于对桥墩设置有效的防护设施可以减轻事故的损失，而目前对桥墩防护设施的研究又比较缺乏。本文研究提出墩柱泡沫铝夹芯板防撞构造，并采用有限元软件LS-DYNA分析其防撞性能。主要研究内容及成果如下： （1）采用有限元软件LS-DYNA模拟泡沫铝夹芯结构准静态压缩试验所得的仿真应力——应变曲线与王东坡等人所完成的泡沫铝夹芯结构准静态压缩试验的应力——应变曲线的数值基本一致，验证了采用有限元软件进行数值模拟分析的计算结果精度较好，数值具有一定的可靠性，因此本文采用有限元软件LS-DYNA进行车桥碰撞数值分析。建立车桥碰撞有限元模型，验证模型的可靠性，模拟不同速度、不同载重、不同角度三种工况下车辆与桥墩的碰撞过程并得到力学响应数据，对数据进行分析得出：桥墩受到的水平撞击力的峰值和墩顶水平位移峰值随着车辆速度的增大而增大；载重为8t~18t的车辆撞击桥墩时，撞击力峰值数值基本相同，出现峰值的时刻也基本相同，随着载重的增大，第三撞击力峰值也在增大，撞击的作用时间及墩顶水平位移峰值也在增大；桥墩受到的水平撞击力峰值和墩顶的水平位移峰值随着车辆与桥墩碰撞时的偏心角度的增大而减小；当载重为8t的车辆，车速在80km/h及以上时正面碰撞桥墩，桥墩受到的水平撞击力峰值超过我国桥涵设计规范中撞击力设计值1000KN，因此需要考虑对桥墩设置有效的防护设施以保障桥墩的安全与稳定。 （2）基于墩柱防撞设施的设计原则，提出三种墩柱防撞构造设计方案。 （3）针对所提出的三种墩柱防撞设施构造方案，建立有限元模型，并采用有限元软件LS-DYNA模拟车辆分别与设有不同防护设施的桥墩碰撞，得出聚氨酯泡沫夹芯钢板防撞设施无法有效减小桥墩受到的撞击力，是一种无效的防护设施；泡沫铝夹芯板防撞构造可对桥墩进行有效防护，当载重为8t的车辆以80km/h的速度正面撞击有防护设施三的桥墩时，对比无防护设施桥墩，撞击力折减38.91%，车头撞深折减26.08%，吸收能量24.67%；分析车辆与设有泡沫铝夹芯板防撞设施三的桥墩在不同速度、不同载重、不同碰撞角度三种工况下的碰撞过程和力学响应数据，并与无防护设施桥墩的撞击力和墩顶位移数据进行对比分析，结果表明：墩柱泡沫铝夹芯板防撞构造可有效减小桥墩所受撞击力和墩顶位移，充分发挥材料的缓冲吸能特性，是一种有效的防护设计，为桥墩对防护设施的选择提供了参考。 |
| 作者： | 艾大利 |
| 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： | 2022 |
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