爆炸荷载作用下斜拉桥动力响应分析
发布时间：2021-09-01 23:05
爆炸荷载作为一种极限荷载,在一些重要的结构如斜拉桥的设计中必须被考虑到。目前国内外桥梁设计过程中,较少考虑抗爆设计,但近年来桥梁在车载炸弹以及恐怖袭击所造成的爆炸事故中所表现出的脆弱性问题越来越突出,爆炸荷载会对桥梁的关键部位构件造成损坏甚至整体垮塌,进而造成交通瘫痪,带来巨大的人身以及财产的损失。因此,有必要针对桥梁的整体和局部构件在爆炸荷载作用下的动力响应进行分析,相关结论可用来评估现有桥梁的抗爆性能,同时可为有效的桥梁抗爆方法研究提供参考。本文基于LS-DYNA,建立斜拉桥整体模型,斜拉索局部模型以及钢箱梁节段模型,分析斜拉桥整体和构件在爆炸荷载作用下的响应,主要结论如下:首先,为研究斜拉桥整体的抗爆性能,建立斜拉桥实体模型,基于LBE方法施加爆炸荷载,开展了不同桥面爆炸位置时斜拉桥的抗爆分析,结果表明:等效TNT当量为1814kg的车载爆炸作用下,斜拉桥表现为局部破坏,不会出现整体倒塌;爆炸荷载作用下,桥梁上部结构的振动由爆炸冲击波作用方向的第一阶振型来控制;爆炸荷载作用下索塔表现向爆点纵飘,且主跨跨中爆炸时,索塔的纵飘程度大于边跨跨中爆炸;与其他斜拉索相比,靠近爆点和索塔处的...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
萨拉非耶大桥被炸毁
2大的方便，桥梁也成为陆路交通的关键枢纽，很多桥梁甚至成为我国的地标性建筑。然而，近年来，桥梁在极端荷载作用下（如风荷载、地震荷载、爆炸荷载等）表现出来的脆弱性也越来越被人们所重视。当今国际局势总体和平，局部战乱，爆炸袭击作为恐怖袭击的主要手段，恐怖分子对桥梁进行爆炸袭击的事件也时有发生。2007年4月12日，伊拉克首都巴格达北部底格里斯河上一座桥梁被炸断，具体见图1-1。恐怖分子将装满炸药的卡车开过该桥时，引爆了车上的炸药，导致桥梁被炸毁，并导致10人死亡。2009年7月，美国的I-75洲际高速公路的一座跨线桥，一辆油罐车早晨在该跨线下面调头，结果与直行的第二辆车撞上，两辆车撞击引发油罐车在桥下爆炸导致跨线桥被炸毁。2009年8月，在江西省大广高速凤形排中桥西线幅桥，运输烟花爆竹和运输黄油的货车发生追尾碰撞，产生的剧烈爆炸致使西线桥梁受损严重，其中包括7片空心板受损、1片空心板断裂脱落，具体如图1-2所示。2013年2月1日，一辆装满烟花爆竹的运输车经过义昌大桥时，发生爆炸，致使约80米长的桥面垮塌，多辆车自桥上坠落，造成10人死亡、11人受伤，具体如图1-3所示。2014年7月7日，乌克兰民间武装分子为了反抗政府军，炸毁了乌克兰境内某一重要的铁路桥梁。2014年12月，辽宁省锦州市义县九道岭附近的高速公路上，20多辆车由于追尾引起碰撞而导致其中一辆载有鞭炮的货车起火爆炸，桥梁受损严重，具体见图1-4。图1-1萨拉非耶大桥被炸毁图1-2江西凤形排桥爆炸事故
3图1-3义昌大桥倒塌事故图1-4辽宁义县高架桥爆炸事故由此可见，人们应该开始重视桥梁的抗爆设计。但无论是我国还是国外的桥梁设计，几乎都不会对桥梁进行抗爆设计，然而近年来桥梁在车载爆炸以及恐怖袭击的作用下所表现的脆弱性问题越来越突出，桥梁的关键位置可能在爆炸荷载的作用下引起结构损坏，爆炸事故一旦发生就会造成交通瘫痪、人员伤亡以及巨大的经济损失[1-3]。而斜拉桥作为现代桥梁中较有代表性的桥梁，往往作为交通枢纽和一个城市的标志性建筑，一旦被爆炸荷载破坏影响重大。因此，有必要针对斜拉桥的整体和局部构件在爆炸荷载作用下的动力响应进行分析，相关结果可作为评估现有斜拉桥的抗爆性能的依据，同时可为相关桥梁的抗爆设计提供参考。1.2国内外现状研究现阶段，已经有相关学者开展了桥梁的抗爆研究，并且已经取得了一定的成果。桥梁抗爆研究的现状主要可分为桥梁构件和桥梁整体的抗爆研究。1.2.1桥梁构件抗爆性能分析1.2.1.1平板构件鉴于平板结构较为简单，受力模式较为单一，对于平板构件的抗爆研究，多基于试验研究和理论研究。王芳等[4](2003)对不同厚度的钢板进行爆炸试验，考虑不同的爆距和TNT当量，得到了一系列试验分析的结果，并用理论分析拟合了钢板发生塑性变形时的半经验公式，该公式与试验吻合良好，可用于对爆炸荷载作用下靶板的变形进行预测。
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸荷载在圆截面桥梁墩柱上的分布规律[J]. 彭玉林,吴昊,方秦. 爆炸与冲击. 2019(12)
[2]钢柱抗爆响应分析单自由度模型适用性评估[J]. 李月强,衣娜,席丰. 爆炸与冲击. 2017(05)
[3]爆炸冲击作用下连续梁桥动力响应和影响因素研究[J]. 王向阳,冯英骥. 爆破. 2017(03)
[4]钢筋混凝土墩柱抗爆性能试验[J]. 宗周红,唐彪,高超,刘路,李明鸿,院素静. 中国公路学报. 2017(09)
[5]大跨度混凝土斜拉桥抗爆分析[J]. 胡志坚,张一峰,刘芳. 振动与冲击. 2016(23)
[6]爆炸荷载作用下缆索承重桥梁塔梁构件的破坏特征[J]. 朱璨,马如进,陈艾荣. 公路交通科技. 2016(08)
[7]爆炸条件下结构超压-冲量曲线简化计算研究[J]. 陈俊杰,高康华,孙敖. 振动与冲击. 2016(13)
[8]近场爆炸时混凝土桥梁压力场与响应分析[J]. 胡志坚,唐杏红,方建桥. 中国公路学报. 2014(05)
[9]钢箱梁爆炸冲击局部破坏的数值模拟[J]. 蒋志刚,朱新明,严波,姚术健. 振动与冲击. 2013(13)
[10]爆炸荷载作用下斜拉桥的结构特性[J]. 张涛,马如进,陈艾荣. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2013(S1)
博士论文
[1]钢箱梁桥面铺装力学行为与结构优化研究[D]. 黄成造.长安大学 2010
硕士论文
[1]爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的试验研究[D]. 崔满.同济大学 2007
[2]爆炸冲击波作用下结构瞬态响应分析[D]. 李家文.国防科学技术大学 2006
本文编号：3377814
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
萨拉非耶大桥被炸毁
2大的方便，桥梁也成为陆路交通的关键枢纽，很多桥梁甚至成为我国的地标性建筑。然而，近年来，桥梁在极端荷载作用下（如风荷载、地震荷载、爆炸荷载等）表现出来的脆弱性也越来越被人们所重视。当今国际局势总体和平，局部战乱，爆炸袭击作为恐怖袭击的主要手段，恐怖分子对桥梁进行爆炸袭击的事件也时有发生。2007年4月12日，伊拉克首都巴格达北部底格里斯河上一座桥梁被炸断，具体见图1-1。恐怖分子将装满炸药的卡车开过该桥时，引爆了车上的炸药，导致桥梁被炸毁，并导致10人死亡。2009年7月，美国的I-75洲际高速公路的一座跨线桥，一辆油罐车早晨在该跨线下面调头，结果与直行的第二辆车撞上，两辆车撞击引发油罐车在桥下爆炸导致跨线桥被炸毁。2009年8月，在江西省大广高速凤形排中桥西线幅桥，运输烟花爆竹和运输黄油的货车发生追尾碰撞，产生的剧烈爆炸致使西线桥梁受损严重，其中包括7片空心板受损、1片空心板断裂脱落，具体如图1-2所示。2013年2月1日，一辆装满烟花爆竹的运输车经过义昌大桥时，发生爆炸，致使约80米长的桥面垮塌，多辆车自桥上坠落，造成10人死亡、11人受伤，具体如图1-3所示。2014年7月7日，乌克兰民间武装分子为了反抗政府军，炸毁了乌克兰境内某一重要的铁路桥梁。2014年12月，辽宁省锦州市义县九道岭附近的高速公路上，20多辆车由于追尾引起碰撞而导致其中一辆载有鞭炮的货车起火爆炸，桥梁受损严重，具体见图1-4。图1-1萨拉非耶大桥被炸毁图1-2江西凤形排桥爆炸事故
3图1-3义昌大桥倒塌事故图1-4辽宁义县高架桥爆炸事故由此可见，人们应该开始重视桥梁的抗爆设计。但无论是我国还是国外的桥梁设计，几乎都不会对桥梁进行抗爆设计，然而近年来桥梁在车载爆炸以及恐怖袭击的作用下所表现的脆弱性问题越来越突出，桥梁的关键位置可能在爆炸荷载的作用下引起结构损坏，爆炸事故一旦发生就会造成交通瘫痪、人员伤亡以及巨大的经济损失[1-3]。而斜拉桥作为现代桥梁中较有代表性的桥梁，往往作为交通枢纽和一个城市的标志性建筑，一旦被爆炸荷载破坏影响重大。因此，有必要针对斜拉桥的整体和局部构件在爆炸荷载作用下的动力响应进行分析，相关结果可作为评估现有斜拉桥的抗爆性能的依据，同时可为相关桥梁的抗爆设计提供参考。1.2国内外现状研究现阶段，已经有相关学者开展了桥梁的抗爆研究，并且已经取得了一定的成果。桥梁抗爆研究的现状主要可分为桥梁构件和桥梁整体的抗爆研究。1.2.1桥梁构件抗爆性能分析1.2.1.1平板构件鉴于平板结构较为简单，受力模式较为单一，对于平板构件的抗爆研究，多基于试验研究和理论研究。王芳等[4](2003)对不同厚度的钢板进行爆炸试验，考虑不同的爆距和TNT当量，得到了一系列试验分析的结果，并用理论分析拟合了钢板发生塑性变形时的半经验公式，该公式与试验吻合良好，可用于对爆炸荷载作用下靶板的变形进行预测。
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸荷载在圆截面桥梁墩柱上的分布规律[J]. 彭玉林,吴昊,方秦. 爆炸与冲击. 2019(12)
[2]钢柱抗爆响应分析单自由度模型适用性评估[J]. 李月强,衣娜,席丰. 爆炸与冲击. 2017(05)
[3]爆炸冲击作用下连续梁桥动力响应和影响因素研究[J]. 王向阳,冯英骥. 爆破. 2017(03)
[4]钢筋混凝土墩柱抗爆性能试验[J]. 宗周红,唐彪,高超,刘路,李明鸿,院素静. 中国公路学报. 2017(09)
[5]大跨度混凝土斜拉桥抗爆分析[J]. 胡志坚,张一峰,刘芳. 振动与冲击. 2016(23)
[6]爆炸荷载作用下缆索承重桥梁塔梁构件的破坏特征[J]. 朱璨,马如进,陈艾荣. 公路交通科技. 2016(08)
[7]爆炸条件下结构超压-冲量曲线简化计算研究[J]. 陈俊杰,高康华,孙敖. 振动与冲击. 2016(13)
[8]近场爆炸时混凝土桥梁压力场与响应分析[J]. 胡志坚,唐杏红,方建桥. 中国公路学报. 2014(05)
[9]钢箱梁爆炸冲击局部破坏的数值模拟[J]. 蒋志刚,朱新明,严波,姚术健. 振动与冲击. 2013(13)
[10]爆炸荷载作用下斜拉桥的结构特性[J]. 张涛,马如进,陈艾荣. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2013(S1)
博士论文
[1]钢箱梁桥面铺装力学行为与结构优化研究[D]. 黄成造.长安大学 2010
硕士论文
[1]爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的试验研究[D]. 崔满.同济大学 2007
[2]爆炸冲击波作用下结构瞬态响应分析[D]. 李家文.国防科学技术大学 2006
本文编号：3377814
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