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水平冲击荷载下的钢筋混凝土桥墩动力响应研究

李亚  
【摘要】:随着车辆和交通量的日益增加,RC(Reinforced Concrete:钢筋混凝土)桥墩遭受车辆水平撞击的概率也不断增大。本文采用模型试验和数值模拟相结合的方法,对RC桥墩在水平低速冲击荷载下的动力响应进行了深入研究,并对其进行了动力试验和损伤分析。本文主要内容如下:(1)概括了车桥碰撞的研究现状,总结了现有研究理论和方法的适用性和局限性,并提出了有待进一步研究的方向。(2)基于相似理论,制作了钢筋混凝土桥墩缩尺模型,设计了模拟车头柔性变形的薄壁钢管缓冲器,采用水平冲击方式撞击加载,进行了车辆撞击桥墩的模型试验研究。获得了桥墩的冲击力、位移、钢筋应变的时程曲线及缓冲试件的变形情况,揭示了桥墩在水平冲击加载下的动态响应规律。(3)基于有限元分析技术,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了车与桥墩的水平冲击加载的数值模型,分析了桥墩在水平冲击加载下的能量转换关系和动态响应时程曲线,并与模型试验结果作了比较,验证了有限元数值模型的可行性和可靠性。(4)在模型试验和数值模拟的基础上,建立了车辆与桥墩水平冲击力的理论计算模型。分析了水平撞击体的速度、质量和刚度等因素对冲击力的影响,通过数理统计方法,提出了水平冲击荷载下的冲击力峰值计算公式,并将计算结果与国内外规范做了比较。(5)对冲击加载后的桥墩进行了动力试验和数值分析,探究了水平冲击荷载作用下桥墩损伤区的刚度和大小与桥墩频率变化之间的关系,提出了模态完整度的概念及计算公式,定义了采用模态完整度判断桥墩损伤程度的基本标准。


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