預應力混凝土箱型梁橋遭受超高車輛撞擊下的損傷機理研究.pdf

1、近年來，由于交通事故越發(fā)頻繁，越來越多的結構遭受到了交通工具的撞擊。尤其是在繁華的現(xiàn)代大都市中，運輸繁忙的立交橋和其它一些跨線城市橋梁經常遭受超高車輛撞擊，造成車輛和橋梁損傷。為了揭示超高車輛撞擊下預應力混凝土薄壁箱梁橋的動態(tài)響應規(guī)律及損傷機理，本文基于計算動力學理論，通過使用有限元軟件ANYSY/LS-DYNA開展了若干工況下預應力箱型梁橋遭受超高車輛撞擊下的損傷分析以及部分參數(shù)化分析的工作。主要研究工作及成果如下:
　　(1)

2、闡明了LS-DYNA軟件是功能齊全的幾何非線性、材料非線性以及接觸非線性的程序。進一步說明了軟件采用了何種接觸碰撞算法，并解釋了在原理上碰撞接觸非線性是如何實現(xiàn)的。
　　(2)根據清華大學所做罐體撞擊鋼筋混凝土T梁試驗建立了相應的有限元模型，進行了模擬分析。分析結果與試驗結果吻合良好，證明了LS-DYNA模擬此類撞擊有很高的可信度。
　　(3)運用LS-DYNA建立了精細化預應力箱型梁橋上部結構的三維分離式模型，鋼筋與混凝土

3、的連接按共節(jié)點的方式進行處理。建立車輛與橋梁上部結構碰撞的耦合模型。以汽車80km/h速度正面撞擊橋梁為例，分析了橋梁和汽車的破壞損傷和橋梁整體位移情況，得到當汽車撞擊上部結構質量較大的橋梁時，橋梁整體損傷十分微小;汽車形變使得撞擊形式發(fā)生改變，由正面撞擊發(fā)展成為沖切撞擊。分析比較了汽車以不同的車速撞擊下，橋梁上部結構的動態(tài)響應，結果表明:撞擊速度越大，碰撞力越大;撞擊速度越大，撞擊區(qū)域位移就越大，同時破壞范圍也越大，但位移的增加并非線

4、性增加。
　　(4)討論了薄壁預應力混凝土箱型梁橋在超高車輛以不同的水平撞擊位置、不同的超高高度以及不同的車輛質量等工況撞擊下的動態(tài)響應過程，分析了汽車的破壞損傷狀況。研究表明:撞擊位置越靠近橋梁支座，撞擊高度越高以及車輛質量越重，則橋梁損傷就越嚴重。
　　(5)討論了汽車直接撞擊區(qū)域橋梁的內在因素，諸如混凝土標號、分布筋配筋率以及箍筋配筋率等，對其自身動態(tài)響應的影響。研究表明:混凝土標號提高、分布筋配筋率提高以及箍筋配筋率