侧向冲击荷载作用下钢筋混凝土空心桥墩的受力性能研究

发布时间：2018-07-18 10:56

【摘要】：钢筋混凝土空心桥墩因其重量小,截面惯性矩大等优点,已广泛应用于各类桥梁的墩柱和桥塔,尤其适用于大型桥梁。目前桥墩遭受船舶、车辆等侧向荷载撞击灾害的概率越来越大,而空心桥墩的抗冲击机理尚不明确。因此,本文系统开展了具有不同空心率的钢筋混凝土桥墩侧向冲击试验研究、理论分析以及数值模拟工作,主要取得了如下成果：(1)论述了钢筋混凝土空心桥墩的应用概况,并对其研究现状进行了介绍；总结分析了钢筋混凝土桥墩侧向荷载作用机理等相关研究进展与结论,并总结了亟待研究的问题。(2)通过对15根三种不同截面空心率构件的侧向静态加载试验与冲击试验,研究了构件的静态承载性能与动态冲击响应,观测了不同空心率构件的试验破坏形态；试验中的关键变化参数包括：空心率、纵向主筋的配筋率、落锤质量和冲击高度。试验结果表明：实心构件在静力与冲击试验中均表现整体破坏,空心率为0.4的构件在静力与冲击试验中均表现出整体弯剪破坏和加载区混凝土的局部损伤,空心率为0.6的构件则均为构件加载区域的局部破坏。(3)侧向冲击试验结果表明：随着冲击高度的增加,撞击力峰值不断增加,跨中位移逐渐增大；当落锤质量增大,跨中位移也随之增大,且锤体质量的变化会显著影响构件的破坏模式；当纵向钢筋配筋率增大时,构件刚度增加,冲击力峰值随之增加,而跨中位移随之减小；同时,配筋率的变化也会影响侧向冲击下构件的破坏形态；当撞击能量相同时,产生的撞击力峰值较为接近。(4)从理论上推导了混凝土空心截面墩柱在静力荷载作用下的理论模型,并与试验结果相对比,验证了该模型的合理性；通过理论分析,基于钢筋混凝土空心截面构件在侧向冲击荷载作用下弹性与塑性两阶段分析方法,建立了构件的侧向挠度理论计算公式。(5)应用ANSYS/LS-DYNA软件对各试验工况进行了精细化非线性数值模拟。采用混凝土弹塑性帽盖损伤模型模拟出冲击荷载作用下混凝土的开裂与损伤状况,数值模拟结果与试验及理论值具有较好的一致性。
[Abstract]:The reinforced concrete hollow pier has been widely used in various kinds of bridge piers and towers, especially in large bridges, because of its small weight and large moment of inertia. At present, the probability of the pier being hit by ships and vehicles is increasing, but the anti-impact mechanism of hollow piers is not clear. Therefore, in this paper, the lateral impact test, theoretical analysis and numerical simulation of reinforced concrete pier with different hollow ratios are carried out systematically. The main achievements are as follows: (1) the application of reinforced concrete hollow pier is discussed. It also introduces the research status quo, summarizes and analyzes the mechanism of lateral load of reinforced concrete bridge pier and other related research progress and conclusions. The problems that need to be studied are summarized. (2) the static load-bearing performance and dynamic impact response of 15 hollow heart rate members with different cross-sections are studied by lateral static loading test and impact test. The experimental failure patterns of different hollow heart rate components were observed and the key parameters in the test included hollow ratio, reinforcement ratio of longitudinal main tendons, weight of drop weight and impact height. The experimental results show that the whole failure of the solid members is shown in both static and impact tests, and that in the static and impact tests, the whole bending shear failure and the local damage of concrete in the loading zone are shown in the hollow ratio 0.4 members. (3) the results of lateral impact test show that the peak value of impact force increases with the increase of impact height, and the mid-span displacement increases gradually, and the mass of drop hammer increases with the increase of impact height. With the increase of longitudinal reinforcement ratio, the stiffness of the member increases, the peak impact force increases, and the displacement decreases. When the impact energy is the same, the peak value of impact force is close. (4) the theoretical model of concrete hollow section pier column under static load is deduced theoretically. The rationality of the model is verified by comparing with the experimental results, based on the elastic and plastic two-stage analysis method of reinforced concrete hollow section members under lateral impact load. The theoretical formula of lateral deflection is established. (5) the detailed nonlinear numerical simulation of each test condition is carried out by using ANSYS / LS-DYNA software. The damage model of concrete elastoplastic cap is used to simulate the cracking and damage of concrete under impact load. The numerical simulation results are in good agreement with the experimental and theoretical values.
【学位授予单位】：南京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441;U443.22

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄士基;建筑工程预制构件化及构件预制工厂化——德、法等国工地掠影之一[J];国外建材科技;1996年02期

2 徐焕良,李绪蓉,丁秋林;基于规则库的业务构件重组的实现[J];计算机集成制造系统-CIMS;2003年10期

3 徐飞;刘明雍;高俊钗;雷小康;;数字化再设计方法的构件化建模研究[J];西安工业大学学报;2011年06期

4 严吉;李峻林;赵恒;;舰载文电处理系统构件化设计与实现[J];舰船电子工程;2007年02期

5 程发斌;汤宝平;何启源;;基于构件的时频分析仪的研究[J];仪器仪表学报;2008年04期

6 彭云峰;李永钢;;谈计算机网络路由协议构件化设计方法[J];科技视界;2014年01期

7 刘化深;杨海成;杨建华;莫蓉;;敏捷企业信息系统的构件式进化机制研究[J];制造业自动化;2008年11期

8 童庆勇;王盼卿;;构件化软件体系结构研究[J];科学技术与工程;2006年23期

9 蔡少霖;;基于构件的师资管理系统的设计[J];硅谷;2011年13期

10 陈盛飞;;计算机操作系统构件化方法研究[J];中国新技术新产品;2009年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 嵇晓宇;范宣华;郝志明;莫军;王柯颖;;面向对象有限元并行计算框架解法器服务构件化设计与集成[A];中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集[C];2010年

2 嵇晓宇;郝志明;莫军;孙乐;王柯颖;;面向对象有限元分析平台数值解法器构件化设计与集成方法研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

3 郑笛;贾焰;韩伟红;邹鹏;;普适计算环境下支持上下文感知的构件部署框架[A];第二十三届中国数据库学术会议论文集（技术报告篇）[C];2006年

4 范锐;刘小辉;;企业实体构件动态演化模型[A];2009中国控制与决策会议论文集（3）[C];2009年

5 唐朝晖;刘恒;刘金平;桂卫华;;泡沫浮选过程视觉监控系统软件构件化设计与开发[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年

6 张晶;张云生;;分层异构控制系统的构件化设计和交互作用语义描述[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

7 浦敏;徐健;张淑梅;李辰寅;李云飞;;一种基于决策树的构件检索方法[A];第三届全国信息检索与内容安全学术会议论文集[C];2007年

8 王森;;基于中间件的冶金MES构件的研究及其实现[A];冶金企业MES和ERP技术实践论文集[C];2005年

9 聂蓓蓓;;企业销售管理关系模型及构件化软件系统研制[A];12省区市机械工程学会2006年学术年会湖北省论文集[C];2006年

10 邵怀斌;喻国平;;基于LINQ技术的构件化电子商务平台的设计与实现[A];2011高等职业教育电子信息类专业学术暨教学研讨会论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 叶林海 实习记者 万国燕;构件化带动软件工业化[N];中国计算机报;2005年

2 ;走领域构件化之路[N];中国计算机报;2005年

3 记者 高丽华;“软件构件化”破冰[N];计算机世界;2005年

4 王春 薛祖玲;构件化“手工作坊”的终结者[N];科技日报;2005年

5 陈栋栋;和佳公司采用构件化技术研发新品[N];中国工业报;2009年

6 上海博科资讯股份有限公司董事长 沈国康;博科：创建大规模构件化平台[N];中国计算机报;2001年

7 汪蔚;构件成就 随需应变[N];中国计算机报;2006年

8 本报记者　高丽华;构件孕育产业变局[N];计算机世界;2005年

9 本报记者 高丽华;刘亚东的“构件之赌”[N];计算机世界;2005年

10 本报记者 通讯员 张露璐;突围：构件化带动软件工业化生产[N];科技日报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 盛津芳;商业构件评估方法及关键技术研究[D];中南大学;2007年

2 牟立峰;基于构件的软件开发中的构件供应商任务指派及构件选择方法[D];东北大学　;2010年

3 艾萍;构件柔性组装描述的形式化方法研究及其在水利领域的应用[D];河海大学;2002年

4 马晓龙;基于构件的支持群体工作环境中若干问题研究[D];中国科学院研究生院（计算技术研究所）;2000年

5 李绪蓉;面向业务构件的可重构信息系统的模型研究[D];南京航空航天大学;2002年

6 郑笛;基于上下文感知服务的构件化中间件关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年

7 娄渊胜;基于构件的分布式防汛信息系统框架研究[D];河海大学;2002年

8 唐彬;基于本体的构件检索研究[D];复旦大学;2007年

9 任守纲;基于构件的制造执行系统产品线关键技术研究[D];南京航空航天大学;2005年

10 古幼鹏;嵌入式实时软件的构件化开发技术研究[D];电子科技大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李朝阳;基于本体的构件追溯分析方法研究与实现[D];昆明理工大学;2015年

2 商晓;可定制SaaS应用建模及其优化放置研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 王琪;构件化操作系统中构件存储系统的设计与实现[D];浙江大学;2015年

4 吕铭;基于太阳辐射的外遮阳构件自动优化[D];南京大学;2014年

5 王干新;调节阀中采用不同内构件的降噪技术研究[D];华东理工大学;2015年

6 林婷;面向Wi-Fi开发的微控制器CC3200的应用研究[D];苏州大学;2015年

7 钱长根;侧向冲击荷载作用下钢筋混凝土空心桥墩的受力性能研究[D];南京工业大学;2015年

8 李科炜;商业银行中业务构件的研究及应用[D];厦门大学;2008年

9 姜婷;基于反射的构件在线演化技术研究[D];浙江工业大学;2009年

10 谢文彬;构件类别的扩展与应用[D];清华大学;2005年

，

本文编号：2131691