钢护筒对基桩冲击动力响应及韧性影响研究

发布时间：2020-09-02 17:26

　　航道桥梁往往受到船撞威胁,基桩受到冲击作用无法完全避免。韧性指标能体现基桩的抗冲击性能,且其变化可以反映基桩的损伤程度。而实际工程中的基桩大多以钢护筒部分包裹钢筋混凝土桩(本文称之为钢护筒复合桩)的形式存在。计入钢护筒影响的基桩冲击动力响应与韧性研究,亟待开展。为此,在国家自然科学基金《基于韧性耗散模型的桥墩船撞混合桩损伤定量识别研究》(51678264)的资助下,以钢护筒复合桩为研究对象,对其在冲击作用下的动力响应与韧性展开深入研究。主要研究内容如下:1、基于经有效验证的钢护筒复合桩数值模型,研究了钢护筒对基桩冲击动力响应的影响。结果表明钢护筒可以提高基桩冲击作用下的承载能力与刚度,同时会造成基桩损伤破坏形态的改变。并对钢护筒与其内钢筋混凝土桩的共同作用机理进行了分析。最后比较了不同土体刚度、不同冲击质量和不同冲击速度对基桩冲击动力响应的影响。2、开展了不同钢护筒尺度参数的对比研究,指出钢护筒入土深度对基桩的冲击动力响应有很大影响,而钢护筒壁厚和钢-混切向界面条件则影响有限,同时指出钢护筒与核心混凝土在冲击作用下的相互作用主要通过二者界面间的法向作用力实现。并基于对比结果提出了工程实践中钢护筒参数的推荐值。此外,针对该推荐值关于土体刚度和冲击能量的敏感性进行了分析。结果表明对于不同土体刚度和冲击能量,该推荐值具有普适性。3、通过钢护筒复合桩的能量响应分析,得到了钢护筒对基桩韧性耗散过程的影响,归纳了钢护筒复合桩在冲击作用下的韧性耗散规律;并在此基础上,提出了基于韧性的基桩抗冲击性能表达参数和基于韧性劣化的基桩损伤程度表达参数。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U443.15
【部分图文】：

船桥,碰撞事故

1 绪论1.1 研究背景基桩作为桥梁重要的下部结构，保证了承台、桥墩以及上部结构的安全，而基桩除了承受着上部结构传递下来的竖向静荷载之外，也会承受由于船舶、漂浮物撞击、地震作用等产生的横向动荷载。尤其处于航道中的桥梁，其一方面必然会对通航船舶的行驶产生影响，同时又不可避免的受到船舶撞击的威胁，而船撞桥梁事故的发生，无论对船舶还是桥梁结构而言，都会造成巨大的安全隐患。而伴随着国家交通发展的需要，我国建立了越来越多的跨江、跨海的大型、特大型桥梁，而航道船舶数量也与日俱增，船桥矛盾随之日益凸显，船撞桥梁事故日益多发。

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华中科技大学硕士学论文损失外，受撞桥梁的“残余”构件也必然由于船撞作用产生一定的损伤，从而对桥梁结构的继续使用产生安全隐患。而在船撞事故中，无论船舶撞击于桥梁的主梁、桥墩、承台或是直接撞击于基桩上，都必然对基桩造成一定的损伤。如何有效的识别基桩的损伤，是工程界面临的重要课题。其中，基于结构（材料）韧性变化来深入研究损伤行为，是一种非常有发展潜力的损伤定量诊断手段。而深入探讨基桩的韧性性能及其在冲击作用下的韧性耗散规律，构建损伤与韧性耗散的联系，是实现基于韧性的基桩损伤识别的前提。

防撞结构,桩式,基桩

【参考文献】