滚石冲击作用下钢筋混凝土桥墩动态响应分析
发布时间：2023-05-26 20:10
随着我国交通运输事业在西部地区的快速发展,高速公路、桥梁逐渐覆盖至更加偏远的山区,作为连接路线纽带的桥梁成为不可替代的交通基础建设。然而由于山区位置地质条件十分恶劣,经常出现块石滑落现象,因此滚石灾害对山区桥梁造成了严重威胁。近年来频发的滚石撞击桥梁事故中,桥梁结构都受到极大程度损伤,山区滚石对桥墩的冲击作用也逐渐引起重视。本文建立了三种截面形式的桥墩数值模型,分析滚石与不同截面形式的桥墩碰撞的动态响应结果。并且选取圆柱式桥墩为研究对象,分析在滚石与桥墩撞击过程中影响桥墩动态响应的因素。以下是本文主要研究内容及成果:(1)介绍了国内外关于滚石碰撞问题计算理论以及有限元实现方法;阐述了在数值模拟过程中需要注意的问题以及解决方法;对本文中桥墩有限元模型、材料模型的选取及材料参数的确定进行详细说明。(2)使用LS-DYNA有限元软件建立了圆柱式墩、方柱式墩、空心薄壁墩数值模型。从滚石撞击力、桥墩顶部及背部位移、等效应力分布情况、混凝土损失比、混凝土剩余内能、钢筋变形及轴向应力等方面对比分析了三种桥墩在滚石冲击作用下的动态响应情况。研究结果表明,滚石撞击力大小受撞击接触面面积及桥墩截面刚度影响...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状概述
1.2.1 碰撞冲击动力学理论研究
1.2.2 结构及构件抗冲击研究
1.2.3 滚石与隧道、棚洞碰撞研究
1.2.4 滚石与桥梁碰撞研究
1.3 本文主要研究内容
1.4 研究方法及技术路线
第2章 滚石碰撞计算理论及有限元方法
2.1 滚石冲击力
2.1.1 滚石冲击力计算理论
2.1.2 滚石冲击力的计算方法
2.2 接触碰撞非线性处理方法
2.2.1 接触碰撞问题的基本算法
2.2.2 接触碰撞问题的数值计算方法
2.2.3 接触碰撞算法的有限元实现
2.3 仿真过程中应注意的问题
2.3.1 接触碰撞定义
2.3.2 沙漏模式及其控制方法
2.3.3 网格划分
2.4 本章小结
第3章 滚石与桥墩碰撞的数值模拟分析
3.1 LS-DYNA程序简介
3.2 材料模型及参数的确定
3.2.1 混凝土材料模型
3.2.2 钢筋材料模型
3.2.3 钢筋和混凝土的粘结方法
3.2.4 滚石材料模型
3.3 滚石与桥墩碰撞有限元模型
3.3.1 圆柱式桥墩
3.3.2 方柱式桥墩
3.3.3 空心薄壁墩
3.3.4 接触碰撞设置
3.3.5 约束条件
3.4 分析参数工况介绍
3.5 本章小结
第4章 不同截面形式的桥墩碰撞结果对比分析
4.1 数值模拟结果可靠性分析
4.2 不同截面形式的桥墩撞击结果
4.2.1 撞击力分析
4.2.2 混凝土等效应力分析
4.2.3 位移分析
4.2.4 混凝土损伤分析
4.2.5 内能分析
4.2.6 钢筋变形分析
4.3 本章小结
第5章 滚石碰撞数值模拟影响参数分析
5.1 滚石速度影响
5.1.1 撞击力分析
5.1.2 位移分析
5.1.3 混凝土损伤分析
5.1.4 钢筋变形分析
5.2 滚石质量影响
5.2.1 撞击力分析
5.2.2 位移分析
5.2.3 混凝土损伤分析
5.2.4 钢筋变形分析
5.3 滚石撞击角度影响
5.3.1 撞击力分析
5.3.2 位移分析
5.3.3 混凝土损伤分析
5.3.4 钢筋变形分析
5.4 滚石撞击位置影响
5.4.1 撞击力分析
5.4.2 位移分析
5.4.3 等效应力分析
5.4.4 混凝土损伤分析
5.4.5 钢筋变形分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读硕士学位期间发表的学术论文
本文编号：3823207
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状概述
1.2.1 碰撞冲击动力学理论研究
1.2.2 结构及构件抗冲击研究
1.2.3 滚石与隧道、棚洞碰撞研究
1.2.4 滚石与桥梁碰撞研究
1.3 本文主要研究内容
1.4 研究方法及技术路线
第2章 滚石碰撞计算理论及有限元方法
2.1 滚石冲击力
2.1.1 滚石冲击力计算理论
2.1.2 滚石冲击力的计算方法
2.2 接触碰撞非线性处理方法
2.2.1 接触碰撞问题的基本算法
2.2.2 接触碰撞问题的数值计算方法
2.2.3 接触碰撞算法的有限元实现
2.3 仿真过程中应注意的问题
2.3.1 接触碰撞定义
2.3.2 沙漏模式及其控制方法
2.3.3 网格划分
2.4 本章小结
第3章 滚石与桥墩碰撞的数值模拟分析
3.1 LS-DYNA程序简介
3.2 材料模型及参数的确定
3.2.1 混凝土材料模型
3.2.2 钢筋材料模型
3.2.3 钢筋和混凝土的粘结方法
3.2.4 滚石材料模型
3.3 滚石与桥墩碰撞有限元模型
3.3.1 圆柱式桥墩
3.3.2 方柱式桥墩
3.3.3 空心薄壁墩
3.3.4 接触碰撞设置
3.3.5 约束条件
3.4 分析参数工况介绍
3.5 本章小结
第4章 不同截面形式的桥墩碰撞结果对比分析
4.1 数值模拟结果可靠性分析
4.2 不同截面形式的桥墩撞击结果
4.2.1 撞击力分析
4.2.2 混凝土等效应力分析
4.2.3 位移分析
4.2.4 混凝土损伤分析
4.2.5 内能分析
4.2.6 钢筋变形分析
4.3 本章小结
第5章 滚石碰撞数值模拟影响参数分析
5.1 滚石速度影响
5.1.1 撞击力分析
5.1.2 位移分析
5.1.3 混凝土损伤分析
5.1.4 钢筋变形分析
5.2 滚石质量影响
5.2.1 撞击力分析
5.2.2 位移分析
5.2.3 混凝土损伤分析
5.2.4 钢筋变形分析
5.3 滚石撞击角度影响
5.3.1 撞击力分析
5.3.2 位移分析
5.3.3 混凝土损伤分析
5.3.4 钢筋变形分析
5.4 滚石撞击位置影响
5.4.1 撞击力分析
5.4.2 位移分析
5.4.3 等效应力分析
5.4.4 混凝土损伤分析
5.4.5 钢筋变形分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读硕士学位期间发表的学术论文
本文编号：3823207
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3823207.html
