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公路桥梁组合拆除爆破及数值模拟
| 论文题名： | 公路桥梁组合拆除爆破及数值模拟 |
| 关键词： | 公路桥梁;拆除爆破;数值模拟;分离式共节点模型 |
| 摘要： | 在公路桥梁爆破拆除工程中从构件受力、产生裂纹、裂纹发育并贯通、介质破碎并位移到桥体失稳并重心向下位移、构件相互碰撞、桥体整体坍塌是一个复杂的动力学过程。由于桥体所处的地理环境千差万别、桥体结构各式各样、技术要求各有不同,使得公路桥梁爆破作业条件恶劣、技术设计不完善,爆破失败现象时有发生,给后续处理工作带来极大的难度和危险性。如果能用计算机模拟技术对爆破方案进行桥体从受力→失稳→坍塌→爆碴的堆积形态的全过程模拟,通过模拟效果优化爆破设计方案、降低施工成本,使公路桥梁爆破技术设计从“粗放型”向“精细化”转变,推动技术创新具有重要意义。 本文采用ANSYS建立分离式共节点实体模型,完成有限元网格的划分,在DYNA环境下完成对结构倒塌过程的数值模拟计算,从而实现公路桥梁拆除爆破结构倒塌全过程的连续仿真模拟,分析和研究钢筋混凝土结构桥梁的爆破拆除机理。 论文的主要工作内容如下:1、建立钢筋与混凝土的分离式共节点模型。对桥梁拆除爆破而言,对下部结构局部破坏使其失稳,对上部结构(桥跨结构)局部破坏使其解体充分,破坏对象多为铡筋混凝土结构,考虑到钢筋和混凝土各自的物理特性不一样,采用分离式共节点模型完成有限元网格划分,当某一单元的材料失效后就自动消除,完全失去承载能力。 2、根据实际的公路桥梁爆破拆除案例,首先建立实际尺寸的有限元模型,通过DYNA软件模拟了桥梁在设计爆破方案下的倒塌过程,检验设计方案的可行性,通过实际的爆破拆除,验证了数值模拟的有效性和科学性。 3、采用分离式共节点的有限元模型在多个公路桥梁中得到实现并成功应用。数值模拟再现了桥体从起爆到结构失稳倒塌的整个过程,并详尽的分析了结构跨中和边跨的倒塌机理,给出了钢筋和混凝土的应力、应变曲线。通过与实际工程图片相对照,数值模拟结果与工程实际较为吻合。 研究结果表明利用显式动力有限元分析软件LS-DYNA,采用分离式共节点的方法,对公路桥梁类刚筋混凝土结构爆破拆除进行数值模拟是可行的,模拟结果对爆破拆除工程的实施具有指导意义。 |
| 作者： | 池恩安 |
| 专业： | 采矿工程 |
| 导师： | 梁开水 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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