泡沫铝外包混凝土桥墩防撞性能研究

随着城市车桥撞击事故的增多,在对桥墩保护的同时,考虑对车辆和人员的保护也很重要。通过吸取船桥撞击中柔性防撞装置的成功经验,提出泡沫铝外包混凝土装置,依托某跨线桥的双柱式桥墩运用LSDYNA有限元软件建立三种不同的撞击模型,从能量转化、应力和墩顶墩底横向位移三部分进行碰撞动力响应分析。结果表明:泡沫铝外包混凝土具有良好的吸能能力,能有效地减小桥墩应力和桥墩横向位移,在撞击作用下满足正常使用要求,对桥墩、车辆起到很好的保护作用。     

桥墩在车辆撞击作用下的动力响应分析

为了研究桥墩在车辆撞击作用下的动力响应,以云南省某跨线桥为研究对象,基于有限元分析软件建立车辆对桥墩碰撞计算模型,通过分析得到了不同的工况下,桥墩墩顶墩底的位移和应力变化。从碰撞系统的能量转化过程来看,决定撞击荷载对桥墩损伤程度的因素很多,除桥墩本身的结构特性外,碰撞结果不仅与撞击车辆的速度、撞击方向、质量和刚度相关,防撞设施的结构特性、变形能力等也起着至关重要的作用,本文研究成果可为城市道路、高速公路上的跨线桥的防撞设计提供相关依据。     

学用公路桥涵设计有关规范中设计方法的意见及笔记数则

一、墩柱的双向偏心荷载强度验算《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—85)的荷载组合,对于桥墩、柱可能出现双向偏心受压或双向弯曲受压,例如横桥向风力与其他纵向可变荷载组合。但是,在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023—85)内,缺少双向偏心受压或双向弯曲受压的规定,给桥墩设计带来不足用之处,现介绍国内外有关规范的几个简易计算方法。     

节段拼装桥墩撞击试验研究与数值分析

为研究采用节段拼装桥墩与整体现浇桥墩在抗撞击性能方面的差异，探究撞击作用下节段拼装桥墩的撞击响应和破坏模式。采用缩比模型，通过水平撞击试验获得节段拼装桥墩和整体现浇桥墩的动力时程响应曲线，观测不同构造形式桥墩在不同撞击速度下的破坏模式，并对比分析桥墩在撞击荷载作用下的撞击力、位移等动力时程响应；采用非线性有限元模型，对桥墩撞击响应和破坏过程进行仿真模拟，并通过与试验结果进行对比，验证其有限元结果的可靠性；通过参数分析探明了撞击高度、预应力值对拼装式桥墩动力响应的影响规律。研究结果表明：在撞击荷载作用下，整体现浇桥墩主要发生了由受拉弯曲破坏转变为墩底斜向剪切破坏的弯剪破坏，节段拼装桥墩主要发生受撞节段剪切滑移和加载区混凝土压溃；与整体现浇桥墩相比，在撞击作用下节段拼装桥墩撞击力峰值降低21.25%，撞击持续时间相应增加147.62%，同时节段拼装桥墩展现出更强的变形能力和能量耗散能力，但未能展现出良好的自复位能力，增加混凝土局部损伤；有限元模拟与试验结果吻合良好，验证了有限元模型的正确性；基于节段拼装桥墩有限元模型，分析得到撞击高度和预应力值对桥墩撞击力的影响较小，但撞击高度对桥墩变形影响较大，预应力值对桥墩整体刚度也有较大影响；因此，在节段拼装式桥墩抗撞设计时应综合考虑撞击高度和预应力值对桥墩的影响，从而保证结构的可靠安全。     

预应力连续刚构桥在新旧规范车载作用下的有限元静力分析

根据某大跨连续刚构箱梁桥的构造特征和设计特点,在有限元(FEM)理论的基础上建立了计算机三维有限元模型,应用实体建模能更好地模拟混凝土结构局部受力性能,结合杆件单元分析了预应力钢筋和混凝土的整体受力特性。同时通过对比JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》和JTJ 021-89《公路桥涵设计通用规范》中关于车载的修改部分,对预应力混凝土连续刚构桥的空间受力特性进行分析,结合计算机仿真模拟,得出新旧规范车载的变化对连续刚构桥梁设计计算的影响,以期能为设计、施工提供合理的理论依据和修正参考。     

钢骨混凝土桥墩撞击动力性能模拟分析

为研究钢骨混凝土桥墩的撞击动力性能,运用有限元动力分析软件LS—DYNA,对钢筋和钢骨混凝土桥墩模型的撞击动力性能进行了模拟分析。采用两种本构模型(KCC模型、CSC模型)来模拟混凝土的撞击动力强度。将模拟计算的撞击力、撞击位移、撞击头加速度和墩身测点应变与试验结果做了对比,两者吻合较好。CSC模型能够更好地模拟撞击中混凝土的动力学性能。在此模拟基础上,研究了内置钢骨形式对桥墩撞击动力性能的影响,以及配钢率对桥墩撞击承载力的影响。分析结果表明,在相同撞击能量下,内置圆钢管的混凝土墩身应力较小,抗撞击动力性能较好;钢骨混凝土桥墩的抗撞击承载力随着配钢率增大而提高,但配钢率增大至一定程度后抗撞能力几乎不再提高。     

某预应力混凝土连续刚构桥收缩徐变效应研究

本文采用《桥涵设计通用规范》(以下简称中交04)、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(以下中铁05)及欧洲混凝土委员会和国际预应力混凝土协会《CEB-FIP标准规范》(以下简称CEB-FIP1990)、美国混凝土学会《ACI209规范》(以下简称ACI209规范)中涉及的四种计算模型对某预应力混凝土连续刚构桥收缩徐变效应进行研究,通过MIDAS有限元模拟对该桥施工及运营各个阶段的收缩徐变进行分析,重点考虑在收缩徐变对该桥结构产生的影响,并比较不同规范计算模型下的收缩徐变差异。     

车辆撞击下UHPC桥墩抗冲击性能研究北大核心

为了解UHPC桥墩在车辆撞击作用下的抗冲击性能,采用Abaqus软件建立车辆撞击桥墩的精细化有限元模型,分析UHPC桥墩在不同车辆撞击速度下的冲击力、位移以及桥墩刚度退化情况,并与普通混凝土桥墩进行对比,同时对UHPC抗压强度、UHPC桥墩截面形式、UHPC保护层厚度对桥墩抗冲击性能的影响进行研究。结果表明:在同一车辆撞击速度(60~120 km/h)下,UHPC桥墩比普通混凝土桥墩所受冲击力大180%~250%,墩顶位移是普通混凝土桥墩的39%~49%,UHPC桥墩具备更好的抗冲击性能;UHPC抗压强度对桥墩的抗冲击性能影响较大,UHPC抗压强度越高,桥墩抗冲击性能越好;UHPC桥墩截面形式对桥墩抗冲击性能有显著影响,与矩形和方形截面相比,UHPC圆形截面桥墩的抗冲击性能更好;UHPC保护层厚度对桥墩抗冲击性能影响不大,其抗冲击性能随保护层厚度的增加而略有提升。     

外包钢板混凝土桥墩在车辆碰撞下的动力响应研究

进行了外包钢板混凝土墩柱在车辆碰撞作用下的动力性能模型试验,通过采集撞击过程中的撞击力时程、桥墩的加速度及位移响应时程,分析研究了车速、车辆质量、轴压比等对撞击过程中外包钢板混凝土桥墩动力响应的影响。研究结果表明,撞击力的大小与车速、车辆质量、轴压比均成正相关关系;桥墩的加速度与位移响应均随车速提高而增大,桥墩顶部的加速度可能大于也可能小于撞击位置处的加速度,而桥墩顶部的位移总是大于撞击处的位移;桥墩位移与车辆质量之间近似成线性关系,随轴压比增大而减小。研究结果为进一步研究实际车辆与桥梁撞击及桥梁防撞设计提供了数据参考。     

独塔斜拉桥新旧公路桥梁规范作用效应对比分析

以广东省佛山市三水大桥为工程实例建立有限元模型,分别计算其在新旧《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021-89、JTG D60-2015)的活载、温度梯度、收缩徐变等影响下的应力,对比分析在新旧桥梁规范下该桥主梁、主塔、斜拉索的应力差异和作用效应组合应力的差异。结果显示,按JTG D60-2015计算,该桥最不利荷载组合应力、主梁上缘压应力、主塔压应力和斜拉索拉应力都明显增大,对主梁下缘应力的影响最大,达151.75%,主梁压应力和主塔压应力皆不满足新规范的要求。     

公路桥涵通用规范汽车荷载及其响应的比较

对JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》和JTG D60-2015《公路桥涵设计通用规范》规定的汽车荷载计算参数和荷载效应值进行对比,分析了其产生的荷载效应及经济效应的差别,并进一步研究了公路桥梁设计汽车荷载标准的适应性问题,取得了一些有益结论。     

外包混凝土防护桥墩在车辆撞击下的动力响应

城市立交在迅速发展的同时,车辆撞击桥墩的事故也频频发生。为了研究桥墩在车辆撞击作用下的动力响应,本文以云南某跨线桥为例,对桥墩是否采用混凝土外包的情况进行撞击响应对比分析,并对车辆的质量、速度和撞击角度等参数的影响进行分析。结果表明,碰撞结果跟车辆的质量、速度以及角度有关,且外包混凝土对桥墩局部应力有明显改善,但是桥梁整体位移影响较小。研究结果为桥梁的防撞和防护设计提供了相关依据。     

ANSYS在冲击(撞击)荷载作用下桥墩应力可靠度分析中的应用

基于大型通用有限元软件ANSYS概率设计系统,提出利用ANSYS概率分析功能对桥墩在冲击荷载作用下最大应力进行可靠性分析的方法。采用ANSYS的中心复合设计法,对桥墩在冲击荷载、荷载位置、弹性模量以及密度等随机变量作用下的结构可靠度进行计算,获得桥墩应力响应的可靠度指标和桥墩的失效概率,以及最大应力与各个随机变量的相关灵敏度等一系列具有重要价值的结论。     

斜拉桥车桥耦合振动对冲击系数的影响分析

通过车桥耦合振动分析,探讨路面不平整度、车辆行驶速度对双层斜拉桥位移和车辆冲击系数的影响,同时按照JTG D60—2004《公路桥涵设计通用规范》计算出该类双层斜拉桥的冲击系数,并对其合理性予以验证。     

内河桩柱式桥墩抗船撞能力分析

对跨越低等级航道的桥梁普遍使用的桩柱式下部结构在船舶撞击作用下的受力问题进行研究。以浙江省某跨越6级航道的桥梁为研究对象,采用有限元软件ANSYS对船舶横桥向与顺桥向撞击下桥墩桩基的受力进行分析。分析结果表明,横桥向船舶撞击下,设置横系梁可使各桥墩立柱和桩基中的弯矩重分配,被直接撞击的桥墩的立柱和桩基的弯矩减小,其他桩基的弯矩增加,撞击处的墩身横截面应力最大值无明显变化,其他区域的应力水平有所降低,高应力区域减少;顺桥向船舶撞击下,设置横系梁起到的作用有限,桥墩立柱和桩基中的弯矩和应力变化不大。     

侧向撞击荷载下桥墩动力响应有限元分析

进行了侧向撞击荷载下钢筋混凝土桥墩试件动力性能的试验研究。在试验研究基础上建立了可靠的有限元模型,根据该模型探讨了单次撞击荷载下桥墩的动力响应,对比分析了单次与累次撞击荷载下桥墩的动力响应。研究证明:相同撞击速度下单次与累次撞击相比:平均撞击力较大,撞击作用时间较短;跨中截面峰值应变与平均应变均较小。研究结果为桥墩耐撞性设计提供了依据。     

新旧规范梯度温度荷载对箱梁结构受力的影响

《公路桥涵设计通用规范》对《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中的梯度温度荷载进行了重新定义。为研究新旧规范中不同梯度温度荷载对结构受力的影响,以1座三跨变截面连续箱梁为例,采用QJX软件进行结构分析计算。计算结果表明,新规范定义的梯度温度荷载对结构使用阶段受力影响较大,使结构受力更偏于安全;旧规范设计的结构可以通过增加梁高来改善结构的受力,使其能够满足新规范的要求。     

吴淞江大桥桥墩抗船撞能力评估研究

针对吴淞江大桥主桥P1#、P2#桥墩用Midas软件建模,分别计算了桥墩在受到1000kN横桥向、顺桥向水平撞击力时在桥墩最危险截面处产生的内力。根据桥墩的实际配筋,按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》,计算桥墩实际能够承受的水平撞击力。横桥向水平抗力由P1#桥墩桩基强度控制,为8890kN;顺桥向水平抗力由P2#桥墩强度控制,为7944kN。应用有限元软件ANSYS／LS—DYNA建模分析在高水位时1000t级船舶正撞、侧桥向45°撞击桥墩产生的最大撞击力。根据计算结果评估桥墩的抗船撞能力。     

三种规范对桥梁墩柱撞击力的比较

针对目前桥墩被船撞事故的频发,研究了某大桥水中桥墩在船撞作用下的响应,分别按照公路桥涵04规范、铁路规范、欧洲规范的要求采用不同的船舶撞击力,对各撞击力作用下桥梁墩柱结构进行计算、分析、比较。在3种规范对船舶撞击力的规定中,公路规范取值最小,铁路规范次之,欧洲规范最大,由此在桥墩防撞设计时应引起设计人员足够的重视。     

累次撞击对钢筋和钢骨混凝土桥墩撞击动力性能的影响分析

基于有限元动力分析软件LS-DYNA,通过对比有限元计算结果与试验结果验证模拟的合理性,建立了钢筋和钢骨混凝土桥墩模型的有限元撞击分析模型。在此基础上,对钢筋和钢骨混凝土桥墩模型进行了单次撞击模拟,对比分析了累次撞击对桥墩模型撞击动力性能的影响。结果表明,相同撞击速度下,累次撞击荷载下的撞击力比单次撞击小,两者偏差随撞击速度提高而增大;钢骨混凝土桥墩模型在单次和累次撞击荷载下的峰值撞击力之差,相比钢筋混凝土墩显著减小,说明钢骨混凝土桥墩抵抗多次撞击的能力较强。