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桥墩-车辆撞击力的实验研究与仿真分析

彭勃阳  
【摘要】:近年来由于城市道路交通的快速发展,汽车数量在不断增加,城市桥梁也越来越密集,导致车辆撞击桥梁事故发生的概率不断上升。究其主要原因在于车辆超高超速,驾驶人员违规和交通标志与防撞设施设置不当,其后果导致人员伤亡、交通瘫痪以及桥梁损伤,直接间接经济损失巨大。国内外对车-桥撞击问题研究较少,对于车辆撞击力究竟能造成多大的损坏没有一套完整的研究体系。 本文首先介绍了车-桥撞击问题的研究现状,阐述了车辆与桥梁碰撞研究的基本理论与计算方法,并简要介绍了本论文的研究思路。根据相似理论和控制变量法设计了缩尺模型试验,简要介绍了设计与模型制作的过程。通过试验得到模型小车在不同速度、不同质量、不同桥墩类型和不同接触刚度撞击作用下墩柱和上部梁体的动应变、加速度等动力响应情况。又采用ANSYS/LS-DYNA专用软件建立模型试验的有限元模型,对模型试验的试验工况进行有限元模拟计算,补充了试验中所不能模拟的情况。与模型试验所得数据进行对比,相互之间进行了验证。 建立模拟真实情况下车-桥撞击的桥梁的有限元模型,并进行了精细化及优化。模拟计算了汽车在撞击速度、撞击质量、桥墩类型和接触刚度不同的情况下,墩柱和上部结构的动力响应情况。通过试验分析了各种因素与撞击力之间的关系,参考既有理论及设计方法提出了适应工程的简化计算公式,公式计算结果与试验结果和有限元计算结果进行对比,基本上能满足工程设计的需要。 最后对已经开展的工作进行了总结,归纳了本文的主要结论,指出了各项工作中还存在的问题,并对以后工作的方向提出了建议。


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