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极端灾害条件下连续梁桥的动力响应分析
| 论文题名： | 极端灾害条件下连续梁桥的动力响应分析 |
| 关键词： | 连续梁桥;泥石流;落石;流固耦合;冲击碰撞;数值模拟 |
| 摘要： | 桥梁工程对于我国西南地区的交通运输发展具有重要的战略意义，然而该地区频繁爆发的泥石流、崩塌落石等极端自然灾害给桥梁建设和运营带来了巨大的困难。所以，研究桥梁在泥石流、崩塌落石冲击下的动力响应，为桥梁的设计提供参考显得十分必要。为此，本文采用数值模拟研究方法，以西南山区某四跨连续梁铁路桥为研究对象，针对泥石流与落石冲击下桥梁的动力响应展开了以下工作： （1）归纳总结泥石流与落石的相关运动理论，主要包括泥石流与落石常用的运动模型、基本参数确定方式以及冲击荷载计算方法，为数值模拟计算提供理论依据和参照。 （2）选取实际工程中可能遭受泥石流与落石灾害的某连续梁铁路桥为研究对象，借助有限元软件ABAQUS建立桥梁的数值模型，重点对其空心薄壁变截面桥墩进行精细化建模，为后续数值模拟计算做好准备。 （3）选取耦合欧拉-拉格朗日（CoupledEuler-Lagrange，CEL）流固耦合法作为泥石流冲击桥梁研究的基本方法，通过已完成的试验验证其数值模拟计算的准确性。基于CEL方法展开不同爆发频率的泥石流对桥梁的冲击作用研究，得到了该过程中泥石流流场分布、桥梁的应力、位移与破坏情况等结果。计算结果表明，该连续梁桥在100年设计年限内可满足使用需要，但在爆发频率为200年一遇的泥石流冲击下会发生垮塌，并找到了桥梁的薄弱部位。 （4）选取拉格朗日法作为落石冲击桥梁研究的基本方法，通过已完成的试验验证其数值模拟计算的准确性。基于该方法展开落石冲击下桥梁的动力响应研究，并改变落石速度、尺寸等相关参数，研究其对桥梁动力响应与损伤破坏情况的影响。计算结果表明落石冲击的动能与桥梁的损伤情况有着直接联系，并确定了使桥梁发生垮塌的落石动能阈值。 |
| 作者： | 高春阳 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 樊剑 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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