基于LS-DYNA的车—桥墩碰撞分析及可靠度研究

发布时间：2020-04-29 23:40

【摘要】：在日常交通运输过程中,车辆撞击桥墩事故时有发生。显然,被撞桥梁在结构的可靠性与使用寿命等方面将受到一定影响。因此,准确地计算撞击力,掌握桥梁因碰撞受损带来的影响,基于可靠度理论系统地研究桥梁受车辆撞击后的可靠性,在理论和工程实际应用方面都具有十分重要的意义。本文的主要研究工作分为以下几个方面:(1)建立了车辆撞击桥墩的有限元模型:建模过程中重点探讨了车辆与桥墩本构关系的选择、接触算法的定义、沙漏现象的控制、网格的划分以及边界条件的处理等。把有限元仿真分析与相关文献结果进行对比,证明论文建模方法是正确可靠的。通过模拟一典型工况研究桥墩遭受车辆撞击后的应力发展规律,结果表明桥墩被撞区域易发生剪切破坏,墩底易发生弯曲破坏。(2)基于本文所建立的车辆撞击桥墩有限元模型,首先介绍对应车辆撞击力的等效静力计算方法,然后对影响车辆撞击力的各项因素进行灵敏度分析,找出主要影响因素;通过模拟一系列车辆撞击桥墩的工况,为神经网络的构建提供一系列的数据样本;最后拟合出车撞力的简化计算公式,并将其与国内外相关的规范进行对比。(3)基于随机有限元法和结构可靠度理论,研究钢筋混凝土柱式桥墩遭到车辆正面对中撞击后的可靠度:建立桥墩受车辆撞击的概率模型,该模型考虑车撞力的作用,采用拉丁超立方抽样法,研究墩柱关键截面抗弯和抗剪极限承载力及其响应的概率分布;将桥梁下构视为串联体系,采用设计验算点法对其进行车撞后的可靠度分析,以桥墩在遭受车撞作用后,横桥向及顺桥向的可靠指标推算出整个体系的失效概率。结果表明,桥墩在车撞力作用下,其关键截面的内力响应服从正态分布,且桥墩无论是在横桥向还是在顺桥向的车辆撞击作用下,均更容易发生剪切破坏。(4)基于结构可靠度理论,以墩柱在顺桥向车撞力作用下的抗剪性能可靠度指标为控制目标,研究其相关变量的敏感性。结果表明,对墩柱抗剪极限承载力的敏感性由高到低依次为混凝土的抗压强度、箍筋屈服强度、箍筋环直径、箍筋间距和混凝土容重。在影响墩柱抗剪承载力的各随机变量中,其变异系数的变化对可靠度指标的影响较其均值的影响小得多,其中混凝土强度变异系数对墩柱抗剪承载力可靠度指标的敏感程度又明显高于其他随机变量变异性的影响。
【图文】：

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第 1 章绪论及意义我国经济社会的发展和城市化的推进，人员高的要求。为了缓解交通压力，大量的桥梁的枢纽位置，成为交通网络的重要节点。然、驾驶员违章驾驶等主客观的原因，车辆与国南部的 Corpus Christi 市发生了一起天然所示。虽然该桥墩周围设置了防撞护栏，，但激烈碰撞。该事故造成被撞桥墩完全破坏，

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（a）事故发生后的车辆（b）桥墩表面撞痕图 1-3 杭州上塘路德胜路口撞击事故2016 年 5 月 30 日晚 12 时许，长沙市侯家塘立交桥下一台吊车从劳动弯驶向芙蓉中路时，撞到桥墩上，如下图 1-4 所示。在遭到车辆撞击后正中间的四根立柱，有两根受到损坏，表面出现多处明显的刮痕，底部破损，混凝土裸露在外。据交警介绍，当晚还有两台车也撞到该桥墩，没有出现重大损坏，但具体受损情况有待进一步检测。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441

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