泥石流冲击作用下桥墩动力响应研究

针对桥墩在泥石流作用下的动力冲击问题,该文基于SPH-FEM耦合的数值方法,研究块石-浆体-桥墩之间的动态作用。分析含大块石泥石流冲击桥墩的全过程、冲击力时程、关键点位移时程、桥墩破坏情况等动力学行为。并将桥墩的冲击破坏机理与工程经验相结合,分析桥墩外包钢板和桥墩外包缓冲层+钢板两种优化措施对桥墩的防护效果。研究表明:大块石对桥墩的冲击作用容易对桥墩受冲击处造成局部破坏,且墩顶位移较大;在对桥墩进行外包钢板加固后,墩顶位移有很大程度的降低,桥墩所受的冲击力较未加固时有所增加,综合考虑,钢板厚度为10 mm时防护效果较好;对桥墩进行泡沫铝和钢板加固后,墩顶位移下降,并且桥墩所受冲击力也较未加固时有所降低,从桥墩所受冲击力的降低效果和桥墩塑性变形等方面综合考虑,外包缓冲层+钢板桥墩防撞性能最优,综合考虑,泡沫铝厚度为20 cm时防护效果较好。采用SPH-FEM耦合数值方法对桥墩受含大块石泥石流冲击的动力响应有很好的模拟效果。     

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。     

罕遇地震作用下高速铁路桥墩动力响应分析

建立了列车荷载作用下高速铁路桥墩模型,将桥墩纳入高速铁路简支梁桥全桥体系中进行动力分析.采用弯矩-曲率关系计算程序以及有限元软件,对高速铁路桥墩进行弹塑性分析计算,分别计算了罕遇地震作用下不同车速和不同地震作用组合等工况下的桥梁的弹塑性地震响应。计算结果表明,随着车速的增加,桥梁的地震响应呈上升趋势,结构位移较大;罕遇地震作用下高铁桥梁墩底进入弹塑性状态,给出塑性铰长度数值计算结果,并与AASHTO规范对比验证。     

冲击载荷作用下的车桥瞬态响应分析

汽车在行驶过程中,经常会碰到路障或凹坑,这时会对车桥形成较大冲击。文中利用Simulink模拟汽车通过路障时的冲击信号,获得了在此激励下的动载荷。根据汽车振动及有限元理论,以某轻型货车的车桥为例,利用有限元分析软件ALGOR,建立了车桥的有限元模型,并进行了瞬态响应分析,由此可以确定车桥上各点承受随时间变化的位移及应力的动态响应,从而完善了车桥的有限元动态设计方法。     

水下混凝土在重力式桥墩施工中的运用

本文介绍了大体积重力式桥墩采用水下混凝土灌注的方案、工艺、灌注施工，经质量检测证明，首开我国重力式桥墩施工的新领域。     

泥石流冲击作用下路基的毁损机制研究

泥石流是我国常见的一种地质灾害.位于泥石流区的公路路基常常由于受到泥石流的冲击而毁损严重,甚至导致交通的中断.泥石流冲击路基是一个复杂的三维问题,通过分层法将其简化为平面问题,建立了泥石流冲击作用下路基毁损的力学模型,并通过稳定性分析和叠加原理得到了确定冲击坑形状的计算方法.最后通过将泥石流冲击坑的形状与路基自稳的临界...     

桥墩形式对泥石流浆体冲击效应的影响分析

泥石流冲毁桥墩对桥梁的危害巨大.借助数值模拟分析手段,研究不同截面形式的桥墩在泥石流冲击作用下的差异.综合分析泥石流流域、桥墩受到的冲击压强、冲击力以及拉应力,得到泥石流作用下最优桥墩选型.研究表明,不同截面的桥墩对泥石流浆体的分布影响较大,圆端形墩和尖端形墩的排导能力优于矩形墩;不同截面形状的桥墩受到的冲击力差异明显...     

爆破冲击荷载作用下连续刚构桥动力响应分析

采用ANSYS有限元软件建立连续梁桥有限元模型,在不同当量和爆破距离条件下,研究桥梁动力响应分析以及损伤分析,通过分析得出结论:在爆炸荷载作用下,挠度随着时间的增加而增大,应力变化随着时间的增大然后减小;相同爆破荷载作用于不同梁截面,动力响应不同,1/2跨中梁高较小,爆破荷载作用后,桥梁截面顶板和底板都出现破坏,而对于...     

爆炸荷载下CFRP加固桥墩的动力响应分析

采用ANSYS/LS-DYNA软件对钢筋混凝土桥墩进行爆炸模拟分析,分析3种CFRP(碳纤维增强复合材料)加固方式下桥墩的抗爆性能。模拟结果表明,CFRP加固能显著减小桥墩在爆炸荷载作用下的侧向位移,有效提高桥墩的整体承载能力和抵抗局部破坏的能力,是一种高效的抗爆加固技术;加固模式M(以仅桥墩端部包裹0.8 m CFRP)21.7%的材料用量实现了与加固模式W(全墩高包裹CFRP)基本相同的加固效果;由于CFRP条带的剥落及条带间混凝土的局部破坏,不推荐加固模式E(全墩高条带包裹CFRP)对桥墩进行抗爆加固。     

船行波激励下深水桥墩的动力响应分析

土凉大桥主桥为(75+4×130+75)m预应力混凝土刚构-连续梁组合体系桥梁。该桥施工过程中,船行波引起桥墩较大晃动,施工被迫停止。为解决这一问题,根据库斯科公式、开尔文理论及《港口与航道水文规范》计算船行波荷载,以8号墩为例采用ANSYS软件建立桥墩有限元模型,分析船行波作用下桥墩的动力响应。结果表明:作用在桥墩上的船行波荷载为沿结构淹没深度变化的非线性分布荷载,随水深的增加迅速降低;船速20km/h时,墩顶位移和加速度响应最大;为避免桥墩出现较大晃动,建议客船行至桥墩附近时将船速减小至15km/h以下通过桥墩。     

冲击荷载下简支道面板响应分析

建立了冲击荷载作用下粘弹性地基上弹性道面板力学计算模型,比较真实的反映了工程实际情况,对简支边界条件下板的运动方程,采用有限傅立叶变换等手段进行了求解。并对比了其与自由边界条件下道面板的弯沉,说明以简支边界作为场道工程中刚性道面板的边界条件进行求解,会增加混凝土材料的用量。     

天然基础上的重力式桥墩非线性地震反应分析

软弱地基上的重力式桥墩,在强烈地震作用下,有可能会发生桥墩基础提离现象。取上部结构恢复力模式为理想弹塑性模型,下部地基土采用有试验支持的无拉力Winkler弹塑性固结模型,分析了非线性地基土与非线性重力式桥墩相互作用体系下的地震反应,并对一重力式桥墩进行了计算分析。分析结果表明,对于天然浅基础上的重力式矮墩,地基的破坏有可能先于桥墩的破坏,在进行桥梁抗震设计时,考虑土与桥墩的共同作用是必要的。     

地震-波浪耦合作用下考虑相位差影响的深水桥墩动力响应分析

跨海深水桥墩往往受到不可忽视的波浪作用,在设计时需考虑波浪力.在地震作用下,桥墩附近海域的波浪场受到地震动水压力的干扰,波浪作用也受到影响,桥墩的动力响应需考虑两者的耦合作用.另一方面,地震起振时,墩底处地震波的相位可简单视为0,而桥墩处的波浪相位可能在0～2π之间变化,地震与波浪之间的相位差将直接影响波浪作用的大小,...     

降雨作用下重力式挡土墙整体稳定性分析

为了深入认识山区公路砌石高挡土墙变形破坏的产生机理,结合工程实例,进行深入的现场调查、开展岩土的物理力学试验和现场监测,采用不平衡推力法和数理统计方法,以及运用地下水饱水面积比和地下水排泄系统理论,分析降雨作用下山区公路重力式高挡墙稳定性。研究表明:在强降雨作用下,砌石挡土墙中地下水无法迅速向墙外排泄,使得地下水位骤然上升,其潜在滑动体饱水面积比会因之骤然增大,导致挡土墙的整体稳定性系数骤减,最终将导致浆砌石挡土墙变形加大而产生滑移、鼓出等,这就是大量山区公路砌石重力式高挡土墙病害产生的主要机理之一;在墙身设置足够排水孔和选择渗透性好的填料,是确保山区公路砌石重力式高挡土墙稳定和公路畅通的关键所在。     

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。     

爆炸冲击作用下节段拼装桥墩反射超压分布规律研究

分析桥墩在爆炸冲击作用下的反射超压是研究其动态响应的基础。采用ANSYS/LS-DYNA建立节段拼装桥墩受爆的三维实体分离式模型,并通过既有试验来验证建模方法的可靠性。以桥墩结构形式、节段数目、爆炸比例距离及爆心高度等为设计变量,分析其对节段拼装桥墩冲击波反射超压分布规律的影响。研究结果表明：在桥墩节段数目及爆心高度一定的情况下,桥墩反射超压随比例距离的减小而增大;当爆炸高度接近桥墩接缝时,接缝位置处会产生相当大的反射超压;节段拼装桥墩反射超压的变化规律和整体式桥墩有明显差距;通过拟合得到了整体式和节段拼装桥墩不同比例距离处冲击波超压峰值沿桥墩高度分布的简化计算公式,可为研究桥墩受爆的动态响应及其抗爆设计提供参考。     

基于桥台损伤的桥墩地震响应分析

为了解桥台损伤对桥墩地震响应的影响,在桥台设计时选择合理的计算模拟刚度,依托云南省某在建高速公路的山脚村2号大桥(13孔20 m跨径的连续T形梁桥)工程实例,采用MIDAS Civil 2015有限元软件建立全桥非线性地震反应分析模型,按照桥台完全损坏、局部损坏(4种量级)、未损坏的损伤状况建立6个工况,分别输入0.2g、0.3g两组地震强度,利用非线性时程分析法,分析桥台损伤工况下顺桥向墩底弯矩及墩顶位移的地震响应。结果表明:墩柱的线刚度越大,桥墩内力和变形的地震响应越敏感;桥台破坏越严重,响应变化越显著;分联墩内力和变形的地震响应几乎不受桥台损伤程度影响;桥台设计时计算模拟刚度的经济、合理取值范围为10~4～10~6kN/m。     

基于流固耦合理论的山洪泥石流浆体作用下双柱墩的动力响应分析

山洪泥石流冲击双柱墩是一个复杂的过程,本文选用Bingham流体模型作为山洪泥石流浆体的本构模型,首先在三维湍流k-ε模型的基础上,考虑山洪泥石流特点,应用CFX对某地发生的山洪泥石流浆体进行数值模拟;然后通过ANSYS建立了山洪泥石流浆体与双柱墩的流固耦合模型,实现了山洪泥石流浆体冲击双柱墩的全程模拟,从而对双柱墩在不同参数的山洪泥石流浆体冲击作用下的响应情况进行了分析。结果表明:山洪泥石流浆体的密度、流速、冲刷水头高度对双柱墩的冲击力影响极大,又揭示了流固耦合效应导致了墩底的冲压坑洞,还证明了基于动量守恒的流体动压力法可近似计算山洪泥石流浆体冲击双柱墩时的冲击力,可为类似防灾工程提供参考。     

斜拉桥在多车辆作用下的动力响应分析

为研究车辆偏载和车辆间距对斜拉桥动力响应的影响,以福建长门大桥(主跨为550m的双塔双索面混合梁斜拉桥)为背景进行分析。基于有限元法和动力平衡原理分别建立车辆和桥梁2个子系统的力学模型和振动微分方程。根据2个子系统之间位移协调条件和动力相互作用力相等的原则,利用ANSYS编写迭代计算的APDL命令流求解车-桥系统的振动微分方程。考虑不同偏载程度和车辆间距情况,分析桥梁结构的动力响应,结果表明:随着偏载程度的增大,桥梁结构动力响应在总体上增大,个别指标有一定的波动性和随机性;随着车辆间距的增大,桥梁结构动力响应在总体上减小。