隨著我國交通運輸事業(yè)在西部地區(qū)的快速發(fā)展,高速公路、橋梁逐漸覆蓋至更加偏遠的山區(qū),作為連接路線紐帶的橋梁成為不可替代的交通基礎建設。然而由于山區(qū)位置地質條件十分惡劣,經(jīng)常出現(xiàn)塊石滑落現(xiàn)象,因此滾石災害對山區(qū)橋梁造成了嚴重威脅。近年來頻發(fā)的滾石撞擊橋梁事故中,橋梁結構都受到極大程度損傷,山區(qū)滾石對橋墩的沖擊作用也逐漸引起重視。本文建立了三種截面形式的橋墩數(shù)值模型,分析滾石與不同截面形式的橋墩碰撞的動態(tài)響應結果。并且選取圓柱式橋墩為研究對象,分析在滾石與橋墩撞擊過程中影響橋墩動態(tài)響應的因素。以下是本文主要研究內(nèi)容及成果:(1)介紹了國內(nèi)外關于滾石碰撞問題計算理論以及有限元實現(xiàn)方法;闡述了在數(shù)值模擬過程中需要注意的問題以及解決方法;對本文中橋墩有限元模型、材料模型的選取及材料參數(shù)的確定進行詳細說明。(2)使用LS-DYNA有限元軟件建立了圓柱式墩、方柱式墩、空心薄壁墩數(shù)值模型。從滾石撞擊力、橋墩頂部及背部位移、等效應力分布情況、混凝土損失比、混凝土剩余內(nèi)能、鋼筋變形及軸向應力等方面對比分析了三種橋墩在滾石沖擊作用下的動態(tài)響應情況。研究結果表明,滾石撞擊力大小受撞擊接觸面面積及橋墩截面剛度影響...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述
        1.2.1 碰撞沖擊動力學理論研究
        1.2.2 結構及構件抗沖擊研究
        1.2.3 滾石與隧道、棚洞碰撞研究
        1.2.4 滾石與橋梁碰撞研究
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
    1.4 研究方法及技術路線
第2章 滾石碰撞計算理論及有限元方法
    2.1 滾石沖擊力
        2.1.1 滾石沖擊力計算理論
        2.1.2 滾石沖擊力的計算方法
    2.2 接觸碰撞非線性處理方法
        2.2.1 接觸碰撞問題的基本算法
        2.2.2 接觸碰撞問題的數(shù)值計算方法
        2.2.3 接觸碰撞算法的有限元實現(xiàn)
    2.3 仿真過程中應注意的問題
        2.3.1 接觸碰撞定義
        2.3.2 沙漏模式及其控制方法
        2.3.3 網(wǎng)格劃分
    2.4 本章小結
第3章 滾石與橋墩碰撞的數(shù)值模擬分析
    3.1 LS-DYNA程序簡介
    3.2 材料模型及參數(shù)的確定
        3.2.1 混凝土材料模型
        3.2.2 鋼筋材料模型
        3.2.3 鋼筋和混凝土的粘結方法
        3.2.4 滾石材料模型
    3.3 滾石與橋墩碰撞有限元模型
        3.3.1 圓柱式橋墩
        3.3.2 方柱式橋墩
        3.3.3 空心薄壁墩
        3.3.4 接觸碰撞設置
        3.3.5 約束條件
    3.4 分析參數(shù)工況介紹
    3.5 本章小結
第4章 不同截面形式的橋墩碰撞結果對比分析
    4.1 數(shù)值模擬結果可靠性分析
    4.2 不同截面形式的橋墩撞擊結果
        4.2.1 撞擊力分析
        4.2.2 混凝土等效應力分析
        4.2.3 位移分析
        4.2.4 混凝土損傷分析
        4.2.5 內(nèi)能分析
        4.2.6 鋼筋變形分析
    4.3 本章小結
第5章 滾石碰撞數(shù)值模擬影響參數(shù)分析
    5.1 滾石速度影響
        5.1.1 撞擊力分析
        5.1.2 位移分析
        5.1.3 混凝土損傷分析
        5.1.4 鋼筋變形分析
    5.2 滾石質量影響
        5.2.1 撞擊力分析
        5.2.2 位移分析
        5.2.3 混凝土損傷分析
        5.2.4 鋼筋變形分析
    5.3 滾石撞擊角度影響
        5.3.1 撞擊力分析
        5.3.2 位移分析
        5.3.3 混凝土損傷分析
        5.3.4 鋼筋變形分析
    5.4 滾石撞擊位置影響
        5.4.1 撞擊力分析
        5.4.2 位移分析
        5.4.3 等效應力分析
        5.4.4 混凝土損傷分析
        5.4.5 鋼筋變形分析
    5.5 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
附錄 A 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文



本文編號：3823207