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车—桥墩水平碰撞模型试验与数值研究

钟伟  
【摘要】:随着我国城市交通快速地发展,跨线桥梁受到碰撞概率日益增加,在实际工程中确定碰撞力大小对桥梁结构设计意义重大。本文以车-桥墩水平碰撞试验为基础,利用有限元数值模拟,对桥墩动力响应进行研究,利用拟合方法提出碰撞力简化公式。(1)概述了车桥碰撞的研究现状,总结了目前国内外研究车桥碰撞的研究理论,归纳了各国碰撞力的计算方法,针对车-桥碰撞研究成果的不足提出了有待进一步研究的问题。(2)根据相似原理制作了缩尺桥墩模型,进行了桥墩水平碰撞试验,得到碰撞力、位移、混凝土应变和钢筋应变时程曲线,通过分析试验结果得出了碰撞过程一些规律,为后续有限元研究和碰撞力拟合提供参考。(3)基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立了车-桥墩水平碰撞试验的有限元模型,通过数值计算得到了碰撞力、位移、混凝土应变和钢筋应变时程曲线,将数值模拟与试验结果对比,结果吻合较好,检验了有限元模型中的相关参数的合理性,验证了有限元模型计算的准确性。(4)基于模型试验和建立的有限元模型,对原型桥墩进行仿真计算,得到了不同碰撞工况下的碰撞力时程曲线,采用MATLAB数值分析软件分析碰撞力峰值与汽车碰撞刚度、碰撞速度和碰撞质量之间的关系,并进行碰撞力峰值曲线拟合,最后得出简化计算公式,并与试验结果和欧洲规范理论公式对比,表明计算公式具有一定的使用价值。


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