不同边界条件的钢管混凝土桥墩与车辆撞击动态分析

发布时间：2020-09-14 20:30

　　由于社会的快速发展,交通的压力日益增大,于是在城市中出现了大量的高架桥以此来缓解交通压力,但随之而来出现各类车辆撞击高架桥墩的事故。近年来许多城市发生的撞击事故屡见不鲜,这对市民的安全和财产造成损失。目前很多沿海城市的高架桥所处的地质条件多数都为软弱地基,于是桩基础高架桥是目前各个城市的主流存在。为了具有代表性和实际性,本文研究了考虑桩基础和不考虑桩基础两种边界条件下的桥墩与车碰撞问题。目前有限元法是众多车桥碰撞研究方法中最为有效的方法之一。本文建立精确的车辆与桥墩有限元模型,运用有限元计算软件LS-DYNA进行数值模拟分析。本文研究的主要内容如下:(1)依据现实生活中东风大力神实际车辆,建立车辆有限元计算模型,车头部分采用自带失效参数的本构模型材料,车体中后部采用刚体材料。参考某实际桥梁工程和实际地勘情况建立有无桩基础两种边界条件下的双柱式钢管混凝土桥墩,钢管混凝土采用HJC本构模型。仿真计算中通过改变车速、车重、碰撞角度等因素对车桥碰撞过程进行数值模拟。(2)模拟分析不同的车辆因素对撞击过程的影响。通过改变车辆速度、车身质量、碰撞角度等因素,在不同边界条件下进行仿真计算分析,意在分析碰撞过程中桥墩的受力变化情况、撞击过程中的能量变化情况、桥墩墩顶的位移以及碰撞产生的碰撞力变化情况,并将仿真计算所得的结果与相关文献进行对比分析。(3)对比分析有无防撞装置对车桥碰撞的影响。在桥墩撞击处设置防撞装置,并计算有无防撞装置情况下的碰撞过程产生的各种数据,将两种碰撞过程产生的结果进行对比,发现在设置防撞装置后墩的受力变化情况、撞击过程中的能量、桥墩墩顶的位移以及碰撞产生的碰撞力等均减小,说明在桥墩设置防撞装置的重要性。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U447;U443.26
【部分图文】：

高架桥,城市公交

图 1.1 城市公交撞击高架桥墩图 1.2 货车撞击高架桥墩Fig1.1 A city bus hits a bridge pier Fig1.2 The lorry struck the pier图 1.3 大客车撞击高架桥墩图 1.4 小轿车撞击高架桥桥墩Fig1.3 The bus struck the pier Fig1.4 The small car struck the pier2015 年 6 月 14 日 6 点 32 分左右，在泰新高速往天津方向的某段高速路上，

高架桥,货车,城市公交,小轿车

大客车,高架桥

图 1.3 大客车撞击高架桥墩图 1.4 小轿车撞击高架桥桥墩Fig1.3 The bus struck the pier Fig1.4 The small car struck the pier2015 年 6 月 14 日 6 点 32 分左右，在泰新高速往天津方向的某段高速路上，发生了一起大型客车碰撞事故，一辆载满乘客的客车失控撞到高铁高架桥上。2016 年 10 月 18 日，浙江杭州东三环北路高架下发生一起重大交通事故，一辆大货车撞到了立交桥桥墩上。如图 1.2 所示。2017 年 8 月 04 日，国外一辆载满乘客的大客车行驶至某段城市道路时，由于司机操作失误导致车辆瞬间撞上此路段上的高架桥墩上。造成了车辆基本报废和多人丧生。如图 1.3 所示。2017 年 10 月 9 日，在沈阳市东陵路立交桥下发生了交通事故，一辆私家车正面撞到了高架桥墩。事后分析是因为私家车司机强行变道，导致车辆失控撞上桥墩，事故导致轿车车头大面积变形，车身有不同程度的破坏。而此次事故中桥墩墩身受到的破坏较小，这是因为在桥墩墩身设置了防撞装置，在此次事故中起到了很好的防撞和减能的作用。如图 1.4 所示。

【参考文献】