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河冰对桥墩撞击作用的数值模拟分析
| 论文题名： | 河冰对桥墩撞击作用的数值模拟分析 |
| 关键词： | 冰排;桥墩;撞击作用;数值模拟 |
| 摘要： | 我国黑龙江省等北方地区的结冰期达半年以上,每年春季开河时候的流冰对桥墩造成很大的撞击力,有时甚至造成桥梁建筑的损坏,并造成了严重的人员伤亡和财产损失。因此,为防止流冰带来的危害,有必要对黑龙江省的河冰与桥墩的撞击作用进行具体研究。这项工作和研究对正确理解影响流冰撞击力的相关因素,保证结构的安全,降低工程造价,具有重要意义。 本文总结了冰与结构物相互作用的研究现状,介绍了冰排撞击桥墩数值模拟分析的计算理论,而后应用这一理论,借助LS-DYNA建立了冰排与桥墩的有限元模型。然后探讨了对于这一问题所应采用的河冰失效模式,分析了有限元网格大小和接触类型以及冰排区域划分对数值模拟精度的影响,以对模型进行优化,并验证了经分析优化后的模型的有效性。最后在模型有效的基础上,探讨了冰排抗拉强度、弹性模量、流速、平面尺寸和冰排厚度对冰压力的影响,分析了尖端型破冰体平面夹角和竖向前棱倾角以及弓形破冰体的曲率和倾角对冰压力的影响,以及破冰体迎冰面宽度对冰压力的影响。 分析表明,对于河冰撞击竖直桥墩的问题,河冰呈现挤压破坏,其失效准则可采用主拉应力失效准则；近区冰排尺寸、冰排与桥墩的网格大小和接触类型这些因素影响数值模拟结果的精确性；同时,冰排的强度、弹性模量、厚度对冰压力有显著影响,并大致呈现线性关系；而在一定范围内,冰排的速度、平面尺寸对冰压力影响不大；对于尖端形破冰体,平面夹角和竖向倾角越大则冰压力越大,对于弓形破冰体,曲率越小、倾角越大则冰压力越大,同时,破冰体的宽度越大,冰压力也越大。 |
| 作者： | 单思镝 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 于天来 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北林业大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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