混杂PVA纤维钢筋混凝土桥墩冲击性能试验研究

发布时间：2020-10-19 15:57

　　 大量船桥碰撞事故分析表明,桥梁结构破坏主要是由于桥梁下部结构的破坏,因此需要提高桥墩的抗冲击性能。研究表明,纤维能够有效改善混凝土的抗冲击性能。同时,混凝土由于抗拉强度低、韧性差,裂缝宽度难以控制等缺陷,大大加快了有害介质的侵入,导致钢筋混凝土结构的耐久性大大降低,从而影响桥梁结构的使用寿命。然而,作为一种优异的绿色材料,聚乙烯醇纤维(Polyvinyl Alcohol Fiber,PVA)具有较好的亲水性,与水泥基材料有着良好黏结性能。在混凝土中掺入适量PVA纤维可以增加混凝土的韧性和硬化初期的抗拉强度,从而有效地抑制混凝土早期收缩裂缝的产生和发展,降低混凝土的孔隙率,减少腐蚀性介质的侵入,改善混凝土的抗渗性能,从而提高混凝土的耐久性。因此,研究水平冲击荷载作用下PVA纤维钢筋混凝土的冲击性能,对于在沿海等腐蚀环境中可能受到冲击荷载作用的桥墩具有一定的现实意义。本文在开展小车与桥墩水平碰撞模型试验的基础上,对混杂PVA纤维钢筋混凝土桥墩在水平冲击荷载作用下的性能进行了研究并与ANSYS/LS-DYNA数值模拟结果进行了对比。包括如下主要研究工作:(1)通过开展小车与桥墩水平碰撞模型试验,从冲击力时程曲线、位移时程曲线、混凝土应变时程曲线、钢筋应变时程曲线等主要动力响应以及混凝土损伤状况和裂缝开展情况等对混杂PVA纤维钢筋混凝土桥墩的抗冲击性能进行了研究。(2)通过对不同混杂类型PVA纤维钢筋混凝土桥墩试件水平冲击荷载作用下的最大冲击力、试件顶部最大位移、主要钢筋应变、混凝土应变及超声波参数、裂缝开展情况等进行对比分析。结果表明:加入PVA纤维后,试件的抗冲击性能均有不同程度的改善,耗能能力增强,冲击韧性提高,同时裂缝宽度也得到有效控制,其中以纤维混杂方式m(PVA~6):m(PVA~(19))=4:1改善效果最为显著。(3)通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对混杂PVA纤维钢筋混凝土桥墩水平碰撞模型试验进行数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行了比较。
【学位单位】：佛山科学技术学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U443.22
【部分图文】：

第一章 绪论 研究背景和意义作为发展国民经济的重要保障和实现互通互联的关键节点,近几十年来国内雨后春笋[1]。然而如此众多的桥梁,在发挥化解产能过剩、拉动经济增长等重同时,桥梁事故也日益突出。相关资料显示，近几十年来，由桥梁事故造成的已遍布世界各地，不少船桥碰撞事故造成了巨大的经济损失和惨重的人员伤达上百万、几千万乃至几十亿元，造成的其它间接损失更是难以估量。2000 年 12 月 7 日，一艘客轮在广东东江流域与黎咀大桥发生相撞。致使该，并造成 44 名乘客悉数落水，2 人重伤，6 人死亡。2007 年 6 月 15 日，广东九江市 325 大桥为一艘沙船相撞，导致大桥多个桥塌，同时导致 8 人死亡（图 1-1）。

图 1-2 江苏昆山大洋桥事故2010 年 3 月 26 日，一艘 16 TEU 集装箱转运驳船在通过上海浦东大治河南港公路随塘大桥时将大桥中间桥墩撞毁，造成该桥两孔梁发生垮塌，驳船被坠落桥梁压沉，并导致船上两人死亡（图 1-3）。图 1-3 上海浦东大治河南港公路随塘大桥事故

图 1-2 江苏昆山大洋桥事故2010 年 3 月 26 日，一艘 16 TEU 集装箱转运驳船在通过上海浦东大治河南港公路随塘大桥时将大桥中间桥墩撞毁，造成该桥两孔梁发生垮塌，驳船被坠落桥梁压沉，并导致船上两人死亡（图 1-3）。
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本文编号：2847419