超高车辆碰撞桥梁的有限元损伤分析

基于ABAQUS有限元分析软件,充分考虑钢筋与混凝土的共同受力及混凝土的材料非线性,对超高车辆碰撞桥梁进行仿真模拟.针对不同车速下超高车辆对桥梁的撞击问题,分析车-桥的碰撞机理及撞击对桥梁的损伤情况.分析发现:碰撞速度越大,主梁应力越大,且达到最大应力所需的时间越短;碰撞对主梁的损伤破坏是非常大的,特别是受拉损伤,且损...     

撞击荷载下耗能装置缓冲吸能特性研究

在桥墩表面设置耗能装置可提高城市立交桥桥墩和高架桥桥墩抵抗车辆撞击的能力。通过对配置耗能装置桥墩试件侧向撞击的试验研究,分析了耗能装置缓冲、吸能效果及其对桥墩动力响应的影响。研究表明,设置合理的耗能装置能够降低撞击力,达到良好的缓冲效果;同时能够吸收部分撞击能量降低桥墩的动力响应。撞击力可降低49%,跨中受拉钢筋峰值应变可降低63%,跨中位移峰值可降低75.6%。     

重型车辆撞击下桥墩碰撞力简化模型

为了探究钢筋混凝土桥墩在重型车辆撞击下的安全性能, 建立了重型车辆-桥墩碰撞精细有限元模型, 研究了撞击速度、桥墩直径、上部结构边界条件和货物高度对桥墩破坏模式和内力分布的影响; 分析了不同工况下的车辆碰撞力特征, 并基于车辆初始动能耗散特点提出了碰撞力简化模型。分析结果表明: 重型车辆碰撞过程可以分为保险杠、发动机和货物撞击桥墩3个阶段, 碰撞力在前2个阶段主要集中在0.9 m高度处, 而在第3个阶段主要分布在2.7 m高度处; 在重型车辆撞击下, 不仅桥墩端部会出现严重损伤, 碰撞部位附近也可能发生严重的局部冲剪破坏; 由于忽略了碰撞荷载的动力效应和车辆与桥墩的耦合作用, 采用《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2015) 中建议的等效静力设计方法难以获得桥墩的实际撞击响应; 撞击速度对桥墩内力和碰撞力的影响最显著, 货物高度的不同会改变碰撞力的空间分布, 但不会影响桥墩的最大内力响应; 重型车辆的初始动能存在6.5 MJ的阈值, 当初始动能小于该阈值时, 车辆发动机和保险杠的碰撞作用对桥墩动力响应起主导作用, 反之, 后部货物的碰撞作用控制碰撞力峰值; 碰撞力简化模型和精细车辆模型预测所得桥墩最大内力响应的相对误差在8%以内, 且计算耗时从6~7 h缩短到4 min。      

船舶撞击作用下桥墩结构的能量转化分析

以某大桥主桥桥墩为工程背景,模拟分析桥墩在遭遇船舶撞击作用下,经过船舶撞击、管桩连接系、钢吊箱围堰、塔吊传递、承台及桩基的消能转化后桥墩结构的响应(应力、位移),模拟结构的模态参数(频率和振型),结合实测结果,对桥墩结构消能状态进行评估,为桥墩防撞事故分析提供参考。     

车辆撞击下UHPC连接预制拼装桥墩动力响应及耐撞性能优化

以UHPC连接预制拼装高架桥墩为研究对象,基于LS DYNA软件对车辆撞击桥墩进行非线性有限元分析.通过UHPC试块轴压试验与落锤试验得到CSCM本构模型;并分析了不同撞击速度下预制拼装桥墩与整体现浇桥墩撞击力、变形发展规律及内力响应的异同;最后通过改变接缝钢筋直径,接缝处摩擦系数及下接缝处UHPC高度等关键参数进一步对预制拼装桥墩耐撞性能进行优化.结果 表明:撞击后预制拼装桥墩的振动周期明显比整体现浇桥墩要短;拼装柱裂缝发展由墩底杯口上端向撞击背面延伸,整体柱则是从墩底延伸;两个桥墩的墩底易出现剪切破坏,被撞击处易发生弯曲破坏,其中拼装柱墩顶可能还会发生弯曲破坏,整浇柱墩顶易出现剪切破坏,拼装柱和整体柱抗撞性能差异不大;此外提高UHPC高度,相较于接缝钢筋直径和接缝处摩擦系数,对拼装柱耐撞性能提升最为明显,桥墩损伤破坏和动力响应也明显下降,可有效提升该桥墩的耐撞性能.     

基于船撞桥墩有限元数值仿真分析

以赣江某跨桥梁为研究对象,利用有限元软件ANSYS进行船桥碰撞建模分析,研究船舶以不同的速度及质量撞击桥墩的动态响应。结果表明:桥墩的被撞区和桥墩底部属于危险区域,在该区域内应力在极短的时间内迅速增大,而船舶的最大应力发生在碰撞区和船艏拐角处,尤其是船艏碰撞处迅速产生巨大的变形;随着船舶航行速度及载重量的不断增大,撞击力增长的速度、最大值以及船舶和桥墩的应力均明显增大,但不成线性或倍数增加。     

山区高速爬坡路段重载车辆运行速度仿真分析

为研究重载车辆在爬坡过程中运行速度的变化规律,采用TruckSim动力学仿真软件建立了爬坡路段重载车辆运行速度仿真系统,分析了纵坡坡度、初始速度、载重量和比功率等因素对车辆爬坡速度的影响。研究表明:爬坡过程中,车辆受坡度阻力作用,速度持续下降,变换挡位后车速有所回升;坡度越大,速度下降越快,达到的最低速度和稳定速度越低,换挡越频繁;初始速度与最低速度和稳定速度无关;载重量越大,车速下降越快;比功率越大,车辆爬坡性能越好;根据多因素综合分析,车辆在以初始速度小于70 km·h~(-1),坡度小于5%,载重量小于35 t状态上坡,对其他车辆干扰较小,安全性较高,可为道路纵断面设计及道路货运企业车辆管理提供参考。     

超高车辆撞击预应力箱型梁桥上部结构的动态响应

为揭示预应力箱型梁桥遭受超高车辆撞击下的损伤,将此类撞击的数字仿真与试验对比研究了箱型梁桥上部结构动态响应.运用LS-DYNA软件建立了精细化预应力箱型梁桥上部结构的三维分离式模型和车辆与桥梁上部结构的耦合模型,在汽车以80 km/h速度正面撞击桥梁时,研究桥梁、汽车的破坏损伤和桥梁整体位移,分析比较了车速分别为30、50、80 km/h时,桥梁上部结构遭受超高车辆撞击的动态响应.研究结果表明:质量较大的预应力箱型梁桥上部结构遭受超高车辆撞击时,桥梁整体损伤较小,应主要研究其局部破坏;撞击过程中车厢的形变会导致车-桥之间撞击形式由正面撞击向冲切撞击转变;车-桥碰撞力值和桥梁撞击区域位移值均与车速成正相关,当车速为80 km/h时的最大位移值为165 mm.      

车速变化对车辆操纵稳定性的影响(英文)

为了降低车速变化对车辆操纵稳定性的影响,建立了考虑车速变化的动态车辆转向运动模型,分析了描述模型的微分方程组所有系数都是随车速变化而时变的特性,通过变参数动态仿真,定量研究了车速变化对车辆操纵稳定性的影响.研究结果表明:减速时正的纵向车辆惯性力使后轴负荷向前轴转移,导致前轴侧偏刚度变大,后轴侧偏刚度变小,进而使车辆的横摆角速度增益增大,即车辆操纵稳定性变差;初始车速越高,减速度越大,车辆横摆角速度增益增大越快;加速时负的纵向车辆惯性力使前轴负荷向后轴转移,导致前轴侧偏刚度变小,后轴侧偏刚度变大,进而使车辆的横摆角速度增益减小.可见,减小车辆减速度、降低车身质心高度及增大轴距是弱化减速导致车辆操纵稳定性急剧变差的有效方法.     

道路运输车辆制动稳定性能试验研究

为了研究道路运输车辆制动时左右车轮制动力之差对制动稳定性的影响规律,对空载四轴车辆进行制动稳定性道路试验,设置几种不同的制动工况,分别进行车速为30、50 km/h时的直线制动试验,得出不同制动工况下车辆质心的偏移量和偏转角度。结果表明:左右两侧车轮制动力差值越大,制动时车辆偏移量越大;前轴左右侧车轮制动力差对车辆制动稳定性的影响高于后轴;车辆左右轮制动力差对车辆制动稳定性的影响随着车速的增高而增大。     

地震作用下钢管混凝土桥墩安全性判断

以某特大桥中的一联三跨为依托,采用纤维单元建立钢管混凝土桥墩的桥梁有限元模型,输入M AXICO地震波,采用非线性时程分析法,计算钢管混凝土桥墩顺桥向地震响应,根据响应结果对钢管混凝土桥墩的安全性进行判断。结果表明：在地震作用下,钢管混凝土桥墩的内力、位移和变形均符合安全要求。     

汽车碰撞桥墩撞击力计算

针对频发的车桥撞击事故,依据钢筋混凝土圆形桥墩落锤冲击试验装置,建立车桥撞击动力学分析模型;基于达朗贝尔原理建立的车桥一维碰撞的单自由度、双自由度模型求解撞击力;分析结果表明:计算结果与试验值基本吻合,峰值及平均值误差分别为-15.4%和14.5%。为桥梁防撞设计提供参考。     

角钢支承钢管架防撞设施的性能分析

为猎德大桥9#墩设计了角钢支承钢管架防撞设施.根据显式瞬态非线性有限元分析技术,考虑了碰撞中的材料非线性、几何非线性、接触非线性、运动非线性以及它们之间相互耦合的特性,用ANSYS/LS-DYNA软件建立了包含9#墩防撞设施和碰撞船的有限元数值仿真模型.仿真结果反映了角钢支承钢管架防撞结构的基本性能,碰撞的整个时间历程得以全面的模拟实现.获得了角钢和钢管不同参数变化的情况下防撞设施撞深、撞击力及吸能等参数的变化情况.从总体上说,撞深随着撞击力的增加而增加,防撞装置在抵抗撞击时,钢管起到主要吸能的作用,角钢的吸能值约为钢管的1/5.在设计时,钢管的直径不必设计得过大,角钢的尺寸设计应以撞深的要求为基础.     

滚石与桥墩碰撞的数值仿真分析

利用有限元方法对滚石与桥墩的撞击进行了初步研究,重点分析了滚石与桥墩发生正碰的情况.运用大型结构分析程序,研究了碰撞过程中桥墩的动力响应,得到了撞击力随滚石质量和速度的变化关系.     

某预应力混凝土曲线连续箱梁桥加固

某预应力曲线连续箱梁桥,在施工支架拆除后,过渡墩圆曲线内侧支座脱空2cm,中间固结钢管混凝土墩向圆曲线外侧偏6.4cm,通过加固满足了桥梁安全和使用性能的要求。分析问题出现的原因,介绍切实可行的加固方案,可为有类似问题桥梁的处理提供一定的参考。     

潮汐深水区裸岩地质环境中的桥墩基础施工关键技术

重点介绍了临洪河大桥在潮汐、裸岩地质及深水区的环境条件下,主墩围堰、封底混凝土、桩基钢护筒等施工关键技术,可供类似工程借鉴。     

海水中钢筋混凝土桥墩承载力分析

在海水环境中,由司:海浪及氯离子和硫酸盐的影响,使钢筋混凝土桥墩产生非均匀性腐蚀和损伤,再加上非均匀温度效应使桥墩处于偏心受压状态.因此,桥梁结构承载力分析除考虑材料的性能衰减、混凝土剥蚀和开裂,以及钢筋锈蚀等因素外,还要考虑钢筋非均匀锈蚀和保护层剥离的影响.文中利用结构分析软件考虑混凝土非线性和剥蚀及钢筋锈蚀,对钢筋混凝土桥墩的承载力进行非线性有限元分析.将计算结果与实测数据对比.分析结果显示:钢筋的锈蚀率和混凝土保护层开裂程度呈正比关系,但桥墩承载力降低很快,因此,当产生过宽的顺筋裂缝时,应及时采取修复措施.     

拖带船队撞击钢围堰防撞墩的数值模拟分析

拖带船队是京杭运河中的重要船型之一,运河中船桥相撞击事故时有发生.为了探讨拖带船队对运河桥梁桥墩的撞击作用,以便更好地设计运河桥墩的防撞设施,该文利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了拖带船队和钢围堰填土防撞墩的有限元计算模型,模拟计算了拖船与防撞墩之间的撞击作用,得到了撞击力和撞击能量时间历程的合理规律,可供运河桥墩的防撞设施设计参考.     

柬埔寨PREKTAMAK湄公河大桥主桥承台施工

湄公河大桥是柬埔寨在建7号路的控制工程,主桥桥墩采用群桩基础,水深均超过30m,承台采用实体混凝土结构,为确保承台施工,承台采用了钢套箱技术。本文以湄公河大桥8号桥墩承台为对象,从设计、验算、施工等角度介绍该桥主桥承台施工技术。     

大跨度上承式钢桁架拱桥的地震损伤演化模拟

为评估大跨度钢拱桥在多维地震作用下的损伤状态,以一座铁路上承式钢桁架拱桥为研究对象,首先借助OpenSEES平台建立桥梁弹塑性纤维单元模型;接着选取“双参数”损伤指标和应变指标进行损伤评价;最后通过增量动力分析,从构件和全桥两个层面进行损伤评估,并对比两种指标对桥梁主要构件（钢管、钢管混凝土、钢筋混凝土）的适用性. 研究结果表明:基于变形和能量的双参数损伤指标比应变指标的评价结果会严重1～2个等级;相比于地震波纵向作用,大跨度钢桁架拱桥在横向地震作用时损伤更小,在峰值加速度（PGA）为1.5g时全桥仍处于轻微损伤状态;3种类型构件中,钢管构件损伤数量较多但是损伤程度轻,钢管混凝土构件（拱脚）损伤较早但是损伤程度轻,钢筋混凝土构件（交界墩）损伤最为严重,在抗震设计时,应对相应位置予以重视.