寒冷地区冰荷载对桥墩的碰撞研究

发布时间：2020-07-02 06:13

【摘要】：位于我国北纬35°以上的地区温度较低,低温使得河流在较长时间内处于冰封期,在春季会容易出现凌汛现象,从而导致位于寒冷地区的河流、湖泊会产生大量的冰排。当运动的冰排碰撞桥墩之后,会对桥墩产生撞击力,导致桥墩产生振动。冰排多次碰撞会导致桥墩混凝土发生表皮龟裂、剥落、易形成较多裂缝。该问题长时间的存在将会导致桥梁承载能力不足,对桥梁的安全性构成严重威胁。因此对冰排特性以及冰排对桥墩产生的碰撞影响进行研究就显得尤为必要。本文对冰排与桥墩撞击时的复杂过程进行阐述,研究该过程中冰荷载的作用规律以及影响因素,具体内容如下:1)阐述国内外关于凌汛期冰排对结构物作用的研究现状,并且介绍冰的物理特性以及力学性质。2)利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立桥墩和冰排模型,对冰排与桥墩碰撞过程进行仿真模拟,解决计算过程中涉及到的接触算法以及接触类型等关键问题。定义冰排与桥墩的非线性接触,通过失效准则实现冰排在撞击过程中的失效破坏。3)通过数值模拟结果分析冰排对桥墩产生的碰撞力、桥墩不同位置处应力时程曲线和墩顶位移时程曲线,总结碰撞过程中冰排和桥墩的应力变化规律,分析冰排在碰撞过程中的破坏形式。4)在此基础上进一步探讨冰排强度、冰排厚度等因素对碰撞力的的影响,并对安装有抗冰椎体的桥墩进行分析,另外进一步讨论冰椎角度对碰撞力的影响。
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U443.22
【图文】：

桥墩施工,平台

发生了倒塌；1968 年，海冰在风的影响下爬上了莱州湾的港口和码头，许多防护墙受到冰排撞击后被推倒，这一事故的发生严重影响了港口正常运营[13]；2000 年，JZ20-2 中南平台受到冰排的撞击发生了频繁振动，由于在反复作用下管道最终发生了疲劳破坏，大量天然气的泄露造成了巨大的经济损失；1969 年2 月，由于“海二井”平台在设计过程中主要考虑的是海浪冲击荷载对平台的影响，然而由于渤海长时间堆积冰的存在，对结构物产生强大的挤压力，最终导致“海二井”生活平台大面积倒塌，5 根钢管柱被推倒，随后浮冰又推倒了设备平台和钻井平台，这一事故对中国造成了巨大的经济损失。1977 年，“海四井”的海上平台同样因为未充分考虑冰荷载的影响导致平台被摧毁[14]。在2007 年至2009 年期间处于施工阶段的鸡呐公路大桥，该桥的38＃桥墩的施工平台和便桥受到冰排撞击，对结构造成了不同程度的损伤，同时对施工进度以及施工安全造成了影响，另外给施工单位造成了一定的经济损失[15]。事故现场如图1-1、图1-2 所示。

【参考文献】