波纹钢管—UHPC组合防撞结构冲击试验及多目标优化研究
发布时间：2021-12-15 22:36
桥梁结构遭受车辆撞击损坏的事故日益增多,造成巨大的经济损失及不良的社会影响。目前的防车撞装置研究主要基于传统的船撞研究思路,比如橡胶防护,人工岛以及复合材料防护装置等。但上述措施在工程应用中存在一定问题,比如:橡胶防护能力较弱,混凝土人工岛在高能量的激烈碰撞时自身和车辆的损毁非常严重。单纯复合材料防撞装置遭受冲击时局部脆断严重,结构整体吸能效率较低。在此背景下,湖南大学樊伟副教授提出了一种新型的波纹钢管—UHPC组合防撞结构,可有效保护桥梁结构和车辆,同时能在一定程度上实现构件的重复利用,具有长期的经济效益和巨大的应用潜力。针对此新型结构,主要完成的工作和结论如下:（1）建立以最大撞击力和比价能为目标响应,UHPC梁截面高宽比、UHPC强度、受拉钢筋配筋率和体积配箍率为设计变量的多目标优化数学模型。并基于Box-Behnken试验设计选取样本点,建立了高阶的响应面代理模型。利用方差分析等统计方法进行拟合效果及预测精度的评估,并分析了参数变化的敏感性。最后,将响应面代理模型与多目标遗传算法结合形成了UHPC梁耐撞性能多目标优化分析方法。上述的优化方法与思路能较好地应用于类似问题（如滚石撞...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
广州人行天桥事故
撞事故一旦发生，轻则造成道路的封闭堵塞，车辆正常通行受阻，给桥梁结构的安全状态和使用寿命带来消极作用；重则车毁桥垮，威胁人员生命安全、造成难以预估的损失及不良社会影响。下图为国内部分事故情况：2015年3月4日，广州市越秀区东风路人行天桥桥墩遭遇公交车撞击，造成一人受伤，车辆和桥墩受损，如图1.1所示。2017年9月6日，205国道白田火车桥段发生一起交通事故，一部大货车在经过白田火车桥时，疑车辆失控，撞向路边火车桥桥墩，由于碰撞时冲击力大，导致车头与车身脱离，如图1.2所示。图1.1广州人行天桥事故图1.2205国道车撞桥墩事故
波纹钢管-UHPC组合防撞结构冲击试验及多目标优化研究22017年9月6日5点，新312国道扬溧高速公路跨线桥桥墩被撞，车头严重变形，司机负伤，如图1.3所示。2017年9月29日上午，北一路沈阳盐业总公司门前，一辆满载泥土的大货车撞上桥墩，车辆损毁严重，桥墩也被撞出明显的损坏痕迹，如图1.4所示。图1.3新312国道车撞桥墩事故图1.4沈阳北一路货车撞桥事故2018年6月14日5时20分，哈大高速(大庆至哈尔滨方向)587公里处发生了一起交通事故，一辆拉载化肥的货车撞断了跨高速公路桥的一根桥墩，驾驶员死亡，如图1.5。2018年8月10日上午7时30左右，成都南门方向红星路南延线金融城下穿隧道进城方向人行天桥桥下，一辆泥罐车撞在了桥墩处。由于惯性比较大导致车身侧面再次撞在桥墩侧面，见图1.6。图1.5哈大高速车撞桥墩事故图1.6成都红星路泥罐车撞桥墩事故类似恶性的桥梁车撞事故的日益增多，表明了车辆撞击桥梁事故已成为亟待解决的问题。而且，目前部分大货车吨位较大，车速较快，且撞击区域较为集中，对桥墩的损伤较大，可能会导致桥梁垮塌，给交通安全带来严重威胁，针对车撞桥墩相关问题的研究十分重要而迫切。1.2桥梁防撞研究现状目前，相比桥梁抗震和抗风研究，桥梁车撞的研究仍然较少，仅有部分规范条文提及需考虑桥梁撞击问题。目前的桥梁结构设计中，通常将车辆碰撞视为偶然载荷，并以等效静力的方式施加在结构上进行计算，如表1.1所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改革开放40年中国公路交通行业技术变迁及启示[J]. 马建,冯镇,邱军领,陈一馨,李东武,丛卓红,丁龙亭,王刚强,陈刚. 长安大学学报(社会科学版). 2018(06)
[2]桥梁复合材料防车撞吸能结构碰撞性能分析[J]. 潘晋,方涵,吴亚锋,许明财. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(08)
[3]钢筋超高性能混凝土梁抗剪性能试验研究[J]. 陈宝春,吴前文,黄卿维,马熙伦,苏家战. 福州大学学报(自然科学版). 2018(04)
[4]桥梁复合材料防车撞结构的参数灵敏度分析及耐撞性优化[J]. 吴亚锋,潘晋,方涵,许明财. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2017(02)
[5]超高性能混凝土研究综述[J]. 陈宝春,季韬,黄卿维,吴怀中,丁庆军,詹颖雯. 建筑科学与工程学报. 2014(03)
[6]桥墩防撞装置性能参数研究[J]. 张银喜,陈彦北,郭强,孔令俊. 公路交通科技(应用技术版). 2014(03)
[7]船-桥碰撞力理论分析及复合材料防撞系统[J]. 刘伟庆,方海,祝露,韩娟,吴志敏. 东南大学学报(自然科学版). 2013(05)
[8]设置新型复合材料防撞装置的车—桥碰撞数值模拟[J]. 张建强,刘伟庆,方海,王曙光. 中外公路. 2011(06)
[9]桥梁养护的形势与任务[J]. 李万恒. 中国公路. 2011(23)
[10]基于响应面法和NSGA-Ⅱ算法的麦弗逊悬架优化[J]. 李伟平,王世东,周兵,张利轩,马义超. 湖南大学学报(自然科学版). 2011(06)
硕士论文
[1]桥墩车撞数值模拟与防护技术[D]. 李伟然.重庆交通大学 2018
[2]带波纹引导系薄壁管耐撞性仿真与优化的并行计算研究[D]. 孙海龙.北京工业大学 2012
[3]304不锈钢本构模型参数识别研究[D]. 李星星.华中科技大学 2012
[4]车船对桥墩撞击的研究[D]. 李晓龙.北京交通大学 2011
[5]桥梁防船撞设施的比较研究[D]. 孙振.同济大学 2007
[6]轴向冲击下薄壁组合结构吸能特性分析[D]. 黄滟.华中科技大学 2006
[7]多目标遗传算法应用的研究[D]. 赵瑞.天津大学 2005
本文编号：3537267
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
广州人行天桥事故
撞事故一旦发生，轻则造成道路的封闭堵塞，车辆正常通行受阻，给桥梁结构的安全状态和使用寿命带来消极作用；重则车毁桥垮，威胁人员生命安全、造成难以预估的损失及不良社会影响。下图为国内部分事故情况：2015年3月4日，广州市越秀区东风路人行天桥桥墩遭遇公交车撞击，造成一人受伤，车辆和桥墩受损，如图1.1所示。2017年9月6日，205国道白田火车桥段发生一起交通事故，一部大货车在经过白田火车桥时，疑车辆失控，撞向路边火车桥桥墩，由于碰撞时冲击力大，导致车头与车身脱离，如图1.2所示。图1.1广州人行天桥事故图1.2205国道车撞桥墩事故
波纹钢管-UHPC组合防撞结构冲击试验及多目标优化研究22017年9月6日5点，新312国道扬溧高速公路跨线桥桥墩被撞，车头严重变形，司机负伤，如图1.3所示。2017年9月29日上午，北一路沈阳盐业总公司门前，一辆满载泥土的大货车撞上桥墩，车辆损毁严重，桥墩也被撞出明显的损坏痕迹，如图1.4所示。图1.3新312国道车撞桥墩事故图1.4沈阳北一路货车撞桥事故2018年6月14日5时20分，哈大高速(大庆至哈尔滨方向)587公里处发生了一起交通事故，一辆拉载化肥的货车撞断了跨高速公路桥的一根桥墩，驾驶员死亡，如图1.5。2018年8月10日上午7时30左右，成都南门方向红星路南延线金融城下穿隧道进城方向人行天桥桥下，一辆泥罐车撞在了桥墩处。由于惯性比较大导致车身侧面再次撞在桥墩侧面，见图1.6。图1.5哈大高速车撞桥墩事故图1.6成都红星路泥罐车撞桥墩事故类似恶性的桥梁车撞事故的日益增多，表明了车辆撞击桥梁事故已成为亟待解决的问题。而且，目前部分大货车吨位较大，车速较快，且撞击区域较为集中，对桥墩的损伤较大，可能会导致桥梁垮塌，给交通安全带来严重威胁，针对车撞桥墩相关问题的研究十分重要而迫切。1.2桥梁防撞研究现状目前，相比桥梁抗震和抗风研究，桥梁车撞的研究仍然较少，仅有部分规范条文提及需考虑桥梁撞击问题。目前的桥梁结构设计中，通常将车辆碰撞视为偶然载荷，并以等效静力的方式施加在结构上进行计算，如表1.1所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改革开放40年中国公路交通行业技术变迁及启示[J]. 马建,冯镇,邱军领,陈一馨,李东武,丛卓红,丁龙亭,王刚强,陈刚. 长安大学学报(社会科学版). 2018(06)
[2]桥梁复合材料防车撞吸能结构碰撞性能分析[J]. 潘晋,方涵,吴亚锋,许明财. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(08)
[3]钢筋超高性能混凝土梁抗剪性能试验研究[J]. 陈宝春,吴前文,黄卿维,马熙伦,苏家战. 福州大学学报(自然科学版). 2018(04)
[4]桥梁复合材料防车撞结构的参数灵敏度分析及耐撞性优化[J]. 吴亚锋,潘晋,方涵,许明财. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2017(02)
[5]超高性能混凝土研究综述[J]. 陈宝春,季韬,黄卿维,吴怀中,丁庆军,詹颖雯. 建筑科学与工程学报. 2014(03)
[6]桥墩防撞装置性能参数研究[J]. 张银喜,陈彦北,郭强,孔令俊. 公路交通科技(应用技术版). 2014(03)
[7]船-桥碰撞力理论分析及复合材料防撞系统[J]. 刘伟庆,方海,祝露,韩娟,吴志敏. 东南大学学报(自然科学版). 2013(05)
[8]设置新型复合材料防撞装置的车—桥碰撞数值模拟[J]. 张建强,刘伟庆,方海,王曙光. 中外公路. 2011(06)
[9]桥梁养护的形势与任务[J]. 李万恒. 中国公路. 2011(23)
[10]基于响应面法和NSGA-Ⅱ算法的麦弗逊悬架优化[J]. 李伟平,王世东,周兵,张利轩,马义超. 湖南大学学报(自然科学版). 2011(06)
硕士论文
[1]桥墩车撞数值模拟与防护技术[D]. 李伟然.重庆交通大学 2018
[2]带波纹引导系薄壁管耐撞性仿真与优化的并行计算研究[D]. 孙海龙.北京工业大学 2012
[3]304不锈钢本构模型参数识别研究[D]. 李星星.华中科技大学 2012
[4]车船对桥墩撞击的研究[D]. 李晓龙.北京交通大学 2011
[5]桥梁防船撞设施的比较研究[D]. 孙振.同济大学 2007
[6]轴向冲击下薄壁组合结构吸能特性分析[D]. 黄滟.华中科技大学 2006
[7]多目标遗传算法应用的研究[D]. 赵瑞.天津大学 2005
本文编号：3537267
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