详情

原文传递跨线桥在超高车辆撞击下的动态响应分析

论文题名：	跨线桥在超高车辆撞击下的动态响应分析
关键词：	跨线桥;超高车辆;动态响应机制;立交桥;桥梁碰撞
摘要：	随着我国经济建设的高速发展，大量的修建立交桥等跨线结构物已成为缓解地面交通压力的主要途径。但是，由于桥梁的净空的限制或是驾驶员的错误驾驶等原因，造成超高车辆与跨线桥碰撞的事故屡见不鲜。虽然超高车辆与跨线桥碰撞的概率不是很高，一旦这种情况发生，造成桥梁结构物破损，严重影响了桥梁结构性能和使用性能，甚至丧失使用功能。因此，如何科学地评价超高车辆对桥梁撞击的破坏程度，为桥梁设计、运营及养管等方面提供科学依据具有十分重要的现实意义和应用价值。车－桥碰撞是个非常复杂的过程。桥梁受撞击的破坏程度，除了桥梁本身的结构特性外，还主要取决于撞击物的速度、质量、刚度、撞击位置、撞击角度及装载物与车的连接状态等因素。本文在搜集大量的车和集装箱资料的基础上，通过对车撞事故调查分析，采用了载有标准集装箱的重载车作为撞击车辆，对预应力简支T梁进行撞击。对不同工况下车辆撞击桥梁结构物进行了数值模拟分析，并对不同工况的撞击状况进行了分析。为研究桥梁在超高车辆撞击下的受力状态，深入研究车－桥的碰撞机理，采用了通用有限元程序abaqus对碰撞过程进行了模拟分析，得到以下主要结论： (1)不同速度：速度越大，主梁的应力和位移越大；速度越大，主梁达到最大应力和最大位移的时间越短；速度越大，主梁破坏的范围越大。 (2)不同质量：质量越大，主梁的应力和位移有增大的趋势；质量增加引起的桥梁损伤程度，还取决于撞击物的刚度；刚度越大，质量引起的效应越大，刚度小到一定程度，质量的增加将不会引起桥梁损伤破坏的增加。 (3)不同角度：角度越大，主梁的应力和位移越小；对于桥梁的某局部区域，可能出现以某个角度斜撞时的破坏比较严重。 (4)不同高度：接触高度越小，局部破坏越严重；接触高度越大，桥梁的整体应力和位移有增大趋势。 (5)不同连接状态：固接情况的主梁应力和位移最大，摩擦连接时最小，铰接时数值介于二者之间，即车与集装箱的整体性越好，桥梁的破坏越严重。摩擦连接时，主梁开始反弹的时间最早；摩擦连接时损失的能量最大，摩擦连接体系的弹性应变能和塑性应变能均比其他两种情况小，对桥梁结构的影响相对要小。 (6)对于以上各种情况，主梁跨中设有横隔板时，主梁的最大应力较无横隔板时偏大，位移偏小。可见对撞击而言，主梁撞击位置的局部刚度增大，对主梁的受力状态会有很大的改善。 (7)体系能量的转化关系：车辆的动能，除极少部分通过摩擦耗散掉外，一少部分转化为体系的弹性应变能，大部分转化为体系的塑性应变能，车辆的能量大部分是通过集装箱的塑性变形吸收掉了。可见撞击物的刚度和变形能力也是决定桥梁破坏程度的重要因素。 (8)有横隔板时混凝土的破坏形式主要是以横隔板处单元受压破坏为主；无横隔板时混凝土的破坏形式主要是以T梁的腹板和翼缘的交界处的单元受拉破坏为主。
作者：	马祥禄
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	亓路宽
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京工业大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文