多跨简支梁桥爆破拆除数值模拟研究
发布时间：2021-07-18 14:30
近年来,随着交通运输业的不断发展,交通流量急剧增长,许多桥梁已不满足当今社会对于交通的需求,大量的桥梁面临拆除。目前爆破技术在桥梁拆除工程中应用最广泛,许多待拆桥梁周边环境复杂,对爆破技术要求相当高,由于爆破拆除桥梁的理论滞后于实践,因此在实际爆破工程中如何选择合理的爆破参数是一大难题。数值模拟技术已在拆除爆破研究中得到广泛应用并证明是有效的研究方法。本文结合实际的某多跨简支梁桥爆破拆除工程,针对待拆桥梁的结构特点,在实施爆破拆除前,进行了定量化的爆破设计,运用Workbench/Autodyn建立了桥梁墩柱的有限元模型,对直径为1.3m的墩柱设计孔深0.87m、孔距0.5m、单耗0.65kg/m3、单孔装药量0.43kg等爆破参数,模拟分析了墩柱在爆炸荷载下的损伤破坏过程,数值模拟结果表明了墩柱在预先设计的爆破方案下破碎效果较理想,爆破效果良好。利用ANSYS/LS-DYNA建立了待拆桥梁南幅有限元模型,运用数值模拟技术在计算机上预演了桥梁在不同方案下的倒塌过程,模拟结果表明在采用逐排定向倾斜倒塌方式时,倒塌方向容易控制,可以有效地保护与待拆桥梁紧挨的新桥结构安全和控制倒塌效果。数值...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－ｌ梁式桥??Ｆｉｇｕｒｅ?２－ｌ?Ｂｅａｍ?ｂｒｉｄｇｅ??８??
Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｔｈｅ?ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｒａｉｇｈｔ?ｂａｒ??第二种认为单根主筋不能视作两端都是固定的压杆，而是一端固定、一端为自由端??的压杆如图２－２?（ｂ）所示，其欧拉公式为：??ｐ?＝?（２－２）??ｍ?４Ａ２??公式符号意义同前。??第三种观点认为立柱失稳时，主筋的力学模型底端为固定，上端不能转动但可以侧??向移动的压杆如图２－２?（ｃ）所示，其失稳临界荷载为：??ｐ?＝?（２－３）??ｍ?ｈ２??公式符号意义同前。??上述三种压杆失稳模型只是把单根主筋压杆失稳进行数学叠加，压杆失稳模型所选??取的不一样，算出来的结果差异较大，并且忽略了框架承重立柱一般是偏心多压构件。??第四种是小型刚架模型其力学理论模型如图２－３所示，刚架的稳定计算采用了杆系??有限元法，其原理为：??（２－４）??式中，为集成后的刚架整体刚度矩阵；尸为刚架受的轴向力，＆为集成后的刚??架整体几何刚度矩阵为节点位移列阵；为节点力荷载列阵。??采用该模型把钢筋骨架当成一个整体考虑
较顶部为自由端的墩柱来说，爆破时爆炸力将钢筋炸弯的弧度要小很多。??基于上述分析，为了真实反映钢筋骨架实际的初始状态［４３，？，将墩柱爆破时钢筋骨??架的失稳模型转化为初弯曲压杆的力学模型，如图２－４所示，该模型直观的表示了爆破??时钢筋骨架中单根钢筋的初始状态是具有明显弧度的，下端为固定端，上端不能转动但??可以上下移动，同时上端承受集中荷载，当荷载超过钢筋的屈曲极限荷载时，结构将失??去稳定性。??初弯曲压杆的屈曲分析过程要比直杆复杂，假定用半波正弦曲线来表示爆后单根钢??筋的形状，并假设中部初始挠度为ａ，在压杆顶部外力Ｐ的作用下，当初弯曲压杆由平??衡状态开始失稳时，记此时的外力Ｐ为临界压力为Ｐｍ。初弯曲压杆力学模型如图２－５??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土立柱爆破后钢筋骨架承载特征研究[J]. 姚颖康,谢先启,孙金山,贾永胜,丁梦薇. 爆破. 2017(04)
[2]建(构)筑物墩柱爆破后裸露钢筋初弯曲失稳模型[J]. 孙金山,谢先启,王坤鹏,贾永胜,刘昌邦. 爆破. 2015(01)
[3]精细爆破发展现状及展望[J]. 谢先启. 中国工程科学. 2014(11)
[4]钢筋混凝土简支板梁桥爆破拆除数值模拟[J]. 黄平明,冯剑平,王蒂,朱郑. 建筑科学与工程学报. 2014(01)
[5]爆破技术与数值模拟在桥梁拆除中的应用[J]. 冯剑平,李志利. 现代交通技术. 2013(05)
[6]论桥梁拆除工程[J]. 来猛刚,陈金涛,牛宏,任鸿雁. 公路. 2013(09)
[7]钢筋混凝土双曲拱桥爆破拆除数值模拟[J]. 佘勇,池恩安,赵明生. 金属矿山. 2012(07)
[8]桥梁拆除工程分析探讨[J]. 金宏忠,高巍,来猛刚. 中外公路. 2011(03)
[9]桥梁爆破拆除的安全性监控研究[J]. 黄铁,袁杰中,郝天家. 西部交通科技. 2011(05)
[10]高架桥爆破拆除倒塌过程数值模拟研究[J]. 郝晓宁,龙源,谢刚. 爆破. 2010(04)
博士论文
[1]桥梁结构的爆破拆除数值模拟优化研究[D]. 冯剑平.长安大学 2016
[2]公路桥梁组合拆除爆破及数值模拟[D]. 池恩安.武汉理工大学 2011
硕士论文
[1]钢筋混凝土墩柱的抗爆性能试验研究[D]. 唐彪.东南大学 2016
[2]城市高架桥爆破拆除及数值模拟研究[D]. 张凯.长安大学 2015
[3]桥梁控制爆破拆除的数值模拟与爆破方案优化[D]. 雷昱.长安大学 2015
[4]有限元分析法在桥梁拆除爆破中的应用[D]. 贾海鹏.内蒙古科技大学 2014
[5]桥梁拆除爆破数值模拟研究[D]. 杨元辉.广西大学 2014
[6]水下爆炸荷载下桥墩的作用效应和防护研究[D]. 于建华.武汉理工大学 2014
[7]基于AUTO-DYN的大跨度连续刚构桥的爆炸响应及破坏形态研究[D]. 郑洋.武汉理工大学 2014
[8]桥梁结构连续倒塌研究[D]. 成丕富.中南大学 2012
本文编号：3289762
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－ｌ梁式桥??Ｆｉｇｕｒｅ?２－ｌ?Ｂｅａｍ?ｂｒｉｄｇｅ??８??
Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｔｈｅ?ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｒａｉｇｈｔ?ｂａｒ??第二种认为单根主筋不能视作两端都是固定的压杆，而是一端固定、一端为自由端??的压杆如图２－２?（ｂ）所示，其欧拉公式为：??ｐ?＝?（２－２）??ｍ?４Ａ２??公式符号意义同前。??第三种观点认为立柱失稳时，主筋的力学模型底端为固定，上端不能转动但可以侧??向移动的压杆如图２－２?（ｃ）所示，其失稳临界荷载为：??ｐ?＝?（２－３）??ｍ?ｈ２??公式符号意义同前。??上述三种压杆失稳模型只是把单根主筋压杆失稳进行数学叠加，压杆失稳模型所选??取的不一样，算出来的结果差异较大，并且忽略了框架承重立柱一般是偏心多压构件。??第四种是小型刚架模型其力学理论模型如图２－３所示，刚架的稳定计算采用了杆系??有限元法，其原理为：??（２－４）??式中，为集成后的刚架整体刚度矩阵；尸为刚架受的轴向力，＆为集成后的刚??架整体几何刚度矩阵为节点位移列阵；为节点力荷载列阵。??采用该模型把钢筋骨架当成一个整体考虑
较顶部为自由端的墩柱来说，爆破时爆炸力将钢筋炸弯的弧度要小很多。??基于上述分析，为了真实反映钢筋骨架实际的初始状态［４３，？，将墩柱爆破时钢筋骨??架的失稳模型转化为初弯曲压杆的力学模型，如图２－４所示，该模型直观的表示了爆破??时钢筋骨架中单根钢筋的初始状态是具有明显弧度的，下端为固定端，上端不能转动但??可以上下移动，同时上端承受集中荷载，当荷载超过钢筋的屈曲极限荷载时，结构将失??去稳定性。??初弯曲压杆的屈曲分析过程要比直杆复杂，假定用半波正弦曲线来表示爆后单根钢??筋的形状，并假设中部初始挠度为ａ，在压杆顶部外力Ｐ的作用下，当初弯曲压杆由平??衡状态开始失稳时，记此时的外力Ｐ为临界压力为Ｐｍ。初弯曲压杆力学模型如图２－５??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土立柱爆破后钢筋骨架承载特征研究[J]. 姚颖康,谢先启,孙金山,贾永胜,丁梦薇. 爆破. 2017(04)
[2]建(构)筑物墩柱爆破后裸露钢筋初弯曲失稳模型[J]. 孙金山,谢先启,王坤鹏,贾永胜,刘昌邦. 爆破. 2015(01)
[3]精细爆破发展现状及展望[J]. 谢先启. 中国工程科学. 2014(11)
[4]钢筋混凝土简支板梁桥爆破拆除数值模拟[J]. 黄平明,冯剑平,王蒂,朱郑. 建筑科学与工程学报. 2014(01)
[5]爆破技术与数值模拟在桥梁拆除中的应用[J]. 冯剑平,李志利. 现代交通技术. 2013(05)
[6]论桥梁拆除工程[J]. 来猛刚,陈金涛,牛宏,任鸿雁. 公路. 2013(09)
[7]钢筋混凝土双曲拱桥爆破拆除数值模拟[J]. 佘勇,池恩安,赵明生. 金属矿山. 2012(07)
[8]桥梁拆除工程分析探讨[J]. 金宏忠,高巍,来猛刚. 中外公路. 2011(03)
[9]桥梁爆破拆除的安全性监控研究[J]. 黄铁,袁杰中,郝天家. 西部交通科技. 2011(05)
[10]高架桥爆破拆除倒塌过程数值模拟研究[J]. 郝晓宁,龙源,谢刚. 爆破. 2010(04)
博士论文
[1]桥梁结构的爆破拆除数值模拟优化研究[D]. 冯剑平.长安大学 2016
[2]公路桥梁组合拆除爆破及数值模拟[D]. 池恩安.武汉理工大学 2011
硕士论文
[1]钢筋混凝土墩柱的抗爆性能试验研究[D]. 唐彪.东南大学 2016
[2]城市高架桥爆破拆除及数值模拟研究[D]. 张凯.长安大学 2015
[3]桥梁控制爆破拆除的数值模拟与爆破方案优化[D]. 雷昱.长安大学 2015
[4]有限元分析法在桥梁拆除爆破中的应用[D]. 贾海鹏.内蒙古科技大学 2014
[5]桥梁拆除爆破数值模拟研究[D]. 杨元辉.广西大学 2014
[6]水下爆炸荷载下桥墩的作用效应和防护研究[D]. 于建华.武汉理工大学 2014
[7]基于AUTO-DYN的大跨度连续刚构桥的爆炸响应及破坏形态研究[D]. 郑洋.武汉理工大学 2014
[8]桥梁结构连续倒塌研究[D]. 成丕富.中南大学 2012
本文编号：3289762
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