爆炸作用下钢绞线斜拉索破坏模式和剩余承载性能试验

为研究爆炸荷载作用下斜拉桥钢绞线斜拉索的破坏模式和剩余承载性能,开展了8根15.7-7钢绞线斜拉索试件的野外爆炸试验以及爆炸损伤钢绞线的静力轴向拉伸试验,得到了钢绞线斜拉索在接触爆炸及近距离爆炸作用下的破坏形态和损伤钢绞线的剩余承载力;并根据断丝数量和承载力损失定量比较了高密度聚乙烯护套(HDPE)、单层钢管护套(SST)、双层钢管护套(DST)以及泡沫铝夹层钢管护套(FAFST)4种不同防护措施的抗爆防护效果。研究结果表明：在接触/近距离爆炸作用下,钢绞线斜拉索的损伤破坏主要表现为正对爆炸作用区域部分钢丝断裂和局部横向变形;采用FAFST防护可以有效地改善钢绞线斜拉索的破坏程度,HDPE防护效果有限;相较于无防护的祼索,SST与DST防护反而加剧了斜拉索试件的损伤程度;爆炸损伤钢绞线的剩余承载力与剩余钢丝数量成正比。基于试验结果和回归分析方法,提出了爆炸损伤钢绞线斜拉索剩余承载力评估的实用公式,可以在爆炸灾害后根据钢绞线断丝破坏情况,快速评估斜拉索的剩余承载能力。     

钢筋混凝土墩柱抗爆性能试验

为了研究爆炸冲击荷载作用下钢筋混凝土墩柱的动力响应特性、损伤破坏模式及破坏机理,考虑不同截面形式、长细比、混凝土类型、箍筋形式、轴压比5个参数,设计制作了11根钢筋混凝土墩柱试件,通过逐渐增大炸药量、减小炸药与墩柱的间距控制爆炸比例距离,进行中场爆炸及接触爆炸试验,同时基于霍普金森相似律,拟合得到了超压峰值与比例距离之间的关系公式。研究结果表明:非接触爆炸作用下,增大墩柱截面面积、使用钢纤维混凝土、方形截面形式、螺旋箍筋等措施能减小截面应变和抑制裂缝的发生,增强墩柱的抗爆性能;接触爆炸作用下,钢筋混凝土墩柱极易在炸药接触位置发生冲切破坏,局部损伤破坏非常严重,同时墩身出现了大量横向贯穿裂缝,接触爆炸下方形截面和轴向力对墩柱的抗爆性能不利;拟合关系公式可供工程结构抗爆设计人员参考,研究结果可供制定桥梁抗爆及其防护规范参考。     

超高墩混凝土桥塔爆炸动力响应及损伤评估研究

为了对超高墩斜拉桥混凝土桥塔爆炸动力响应及损伤评估进行研究,以平塘大桥超高混凝土桥塔作为研究对象,采用ANSYS/LS-dyna建立有限元模型进行数值模拟,对超高混凝土桥塔在爆炸冲击作用下的局部损伤进行了分析。通过对比3种等级汽车炸弹在近塔处爆炸时的结构响应,发现桥塔响应集中在爆点局部,整体响应很小;提出一种钢筋混凝土构件损伤程度评估的P-I曲线方法来评估钢筋混凝土构件爆炸冲击损伤状态;结合桥塔爆炸集中响应和钢筋混凝土构件爆炸冲击损伤状态评估,综合成本等控制因素,为同类型桥梁研究提供参考。     

基于性能的桥梁钢筋混凝土构件抗爆设计

桥梁结构全寿命周期内可能遭受爆炸冲击事故,设计阶段对这类冲击作用考虑不足。现建立了基于性能的钢筋混凝土构件抗冲击设计方法框架,包括冲击作用危险性分析、构件性能标准确定、构件性能评价和构件性能陈述。以钢筋混凝土立柱抗爆设计为例说明建立的设计流程,首先通过与空气爆试验对比验证ALE方法用于钢筋混凝土构件爆炸冲击损伤,分析可靠性;以位移角指标建立构件性能目标体系,通过非线性有限元分析得到了设计构件的抗冲击性能状态,并对不满足设防水准的设计参数进行优化,得到满足三水准抗爆设防目标的立柱设计参数。     

爆炸荷载下高性能混凝土防护钢筋混凝土矩形墩动态力学响应研究

为揭示高性能混凝土(High-Performance Concrete, HPC)防护钢筋混凝土矩形墩在爆炸冲击荷载作用下的动态力学响应及损伤机理，以某跨大堤连续刚构桥钢筋混凝土矩形墩为研究对象进行有限元分析。基于K&C和C&S材料动态本构模型，采用ANSYS/LS-DYNA建立HPC防护前、后的钢筋混凝土矩形墩数值分析模型，对比分析爆炸荷载作用下HPC防护前、后钢筋混凝土矩形墩的动态力学响应，研究防护层厚度(20、30、40 cm)、TNT当量(275、300、325、350 kg)、TNT爆炸距离(10、9、8.5 m)对桥墩抗爆性能的影响。结果表明：HPC防护层能够提升钢筋混凝土矩形墩抗爆性能；采用40 cm厚防护层时，桥墩未出现大面积损伤；TNT当量是影响桥墩损伤特征的重要因素，TNT当量增至350 kg时，桥墩变形、箍筋及主筋应力均显著增加；同等防护条件下，桥墩损伤区域随TNT爆炸距离的减小而显著增加。进行桥墩抗爆防护设计时，应以TNT当量和TNT爆炸距离等条件为基础，设置合理的设防目标。     

一种重卡轻量化前下防护设计

文章论述了在满足法规GB/T 26511的条件下进行重卡前下防护总成的轻量化设计.前下防护为重型汽车的标配件,在路况较差的环境下,其结构强度的合理性对整车的安全性起到一定的保障作用.本前下防护横梁本体设计采用日字型结构,材料采用高强度玻璃钢,对前下防护进行有限元分析和试验验证.经有限元分析和试验验证表明,该前下防护总成...     

斜拉桥索塔锚固区预应力钢筋断裂及防护试验研究

为了确定预应力混凝土结构中的预应力钢筋意外断裂时的冲击效应,选取合适的防护措施,以某斜拉桥索塔锚固区构造为依托,采用有限元法计算预应力钢筋断裂时的冲击力,设计制作索塔锚固区模型,针对不同防护方案分别进行预应力钢筋破断冲击试验,研究其防护效果。结果表明:在正常工作状态下,预应力钢筋突然断裂时产生的冲击力较大,封锚混凝土无法承受,必须设置合适的防护构造措施;除未设置防护板的碳纤维布和玻璃纤维布的方案外,其余防护方案均能起到安全有效的防护作用;综合考虑工程应用要求,经过多方面比选确定,玻璃纤维板+玻璃纤维布组合为性价比最优的防护方案。     

电动汽车动力系统及整车安全性能研究

电动汽车在充电及运行过程中 ,可能出现意外事故、碰撞、翻车等危险工况 ,造成动力系统的窜动、挤压、短路、开裂、漏电、热冲击、爆炸、燃烧等 ,由此使电动汽车对乘员产生机械伤害、电伤害、化学伤害、电池爆炸伤害以及燃烧伤害等 ,并可能引发更大的连发性事故以及二次伤害。本文对电动汽车在各种危险工况下对人体可能造成的电伤害、燃烧爆炸伤害、有毒气体化学伤害以及电池工作内压等几个方面进行了探索性的研究工作 ,提出了一些相应的防护措施。     

柔性护坡在青藏铁路多年冻土区路基的试验

在青藏铁路北麓河及沱沱河地区进行了六种柔性护坡结构的试验研究。结果表明,预制拼装式骨架护坡和草皮护坡,在多年冻土区路基边坡工程中是比较好的防护措施,能够起到路基边坡的防护作用。     

爆炸荷载作用下混凝土梁桥受力和变形特性研究

通过数值模拟研究了爆炸压力时程荷载加载在0号块位置下桥梁结构整体响应及其变形特性,并通过改变主梁混凝土材料的强度、爆炸荷载曲线,对材料参数、加载大小、加载速率等因素进行分析。得出了爆炸荷载位于支点附近截面时,一般造成桥梁结构爆点附近的局部变形;混凝土强度的提高,在结构发生整体变形及大面积局部变形的时候有利于结构抗爆;加载速率越大,变形效应越大;在加载冲量相等的情况下,随着加载峰值超压的增大,变形效应也将增大。文章研究结论可为桥梁结构的抗爆设计以及综合防护提供参考。     

行人头型撞击前风挡玻璃区域的损伤风险分析

针对行人头部防护开展研究,建立了符合GTR要求的4.5kg成人头部模型.通过虚拟试验方法使用成人头部模型对轿车前风挡玻璃进行冲击分析,比较不同碰撞部位及相关结构对人体头部损伤评价指标的影响.结果表明,头部损伤风险表现出明显的区域分布趋势,针对特定结构进行设计,可以有效降低风挡玻璃导致头部损伤的风险.     

移动行李对前排座椅冲击试验研究

对国标GB15083和欧标ECE R17中关于行李位移乘客防护装置的试验方法进行分析,可知国标GB15083中没有移动行李对前排座椅冲击试验的相关法规要求。进行前排座椅行李防护验证试验,对比结果,得出移动行李对前排座椅冲击试验结果的影响因素,同时提出相关改进方向,为前排座椅设计和性能分析提供参考。     

洛带古镇隧道衬砌结构在冲击荷载作用下的受损机理研究

随着我国高速公路网的逐渐完善,山岭隧道建造的数量越来越多,修建隧道中遇到的不良地质情况也越来越复杂,尤其是隧道穿越地层富含瓦斯时,给隧道的修建工作带来了挑战。以成都洛带古镇隧道为工程案例,采用显示动力学分析软件AUTODYN在考虑衬砌结构和空气的流固耦合作用下建立数值模型,对隧道衬砌结构在由瓦斯爆炸产生的冲击荷载作用下的速度和位移响应及衬砌结构受损破坏过程进行了计算分析,数值模型中以TNT模拟瓦斯。计算结果表明,在不同TNT当量作用下,超压峰值以爆心在仰拱地面上的投影点为中心向四周衰减;超压峰值和炸药量成正比,爆炸冲击波在衬砌结构的纵向和径向运动过程不尽相同,衬砌各部位的受损程度也不尽相同,最终是局部破坏导致衬砌结构的整体破坏,使得衬砌结构失去支护承载能力。     

V型冲沟落石防护结构设计

为了解决危岩落石对山区高铁运营的威胁,并改善乘车的舒适度,以宝兰客运专线南马棕山隧道和千家沟隧道之间的大水沟落石防护结构设计为背景,提出锚索(锚杆)框架梁边坡防护与拱形明洞相结合的综合防护设计方法;根据地形、地质情况,结合受力分析,拱形明洞防护结构独立于桥设计,其基础采用纵梁+墩、钻孔桩;应用有限元对落石的运动轨迹、冲击能量及拱形明洞结构进行数值模拟,验证了结构布置的合理性及安全性。     

东海大桥桥墩基础冲刷防护方案研究

受长江、钱塘江来水来沙和人类活动的影响,东海大桥所在水域海床发生普遍冲刷,桥墩周围发生较大局部冲刷。为防止海床进一步冲深,保证该桥运营安全,对桥墩基础冲刷防护方案进行研究。根据自然条件和工程特点,主体防护区采用袋装碎石上层压载袋装混凝土干混料的防护方案;采用失效风险方法进行比选,确定周边防护区采用复合材料勾连体的防护方案。以该桥某桥墩为例,依据相关规范和研究成果,提出桥墩基础具体冲刷防护方案,开展先导性物理模型试验,依据试验结果及工程实际对防护方案进行优化。结果表明:铺设3层复合材料勾连体时防护结构整体稳定性更强,防护区内形成淤积,促进了防护体与海床的结合,对主体防护区稳定起到积极作用;优化后的防护方案总体能够满足桥墩基础冲刷防护要求。     

马鞍山长江公路大桥行车试验研究

大跨三塔悬索桥具有增大桥梁跨越能力和降低锚碇规模等优势,更适合在跨江海桥梁工程中采用。为分析不同行车速度对大跨径三塔悬索桥结构的影响,本文以主跨径1080m的马鞍山长江大桥为对象进行试验,测试在车辆不同行驶速度下的桥跨结构挠度、应变等动力响应,计算冲击系数。试验结果表明,结构动力性能良好,车辆不同行驶速度对主体结构的冲击作用并不明显。     

缅甸曼德勒钢桁拱桥静动力试验研究

为了了解新建成的缅甸曼德勒钢桁拱桥结构基本受力性能并评价其承载能力,对该桥实施了成桥静动力试验。静力试验中对曼德勒侧边拱及桥面挠度,拱脚处弦杆及加载吊杆截面的应力,吊杆的伸长量进行了测试,并将实测结果与空间有限元理论计算结果进行比较。动力试验中测试了桥跨结构的自振特性以及行车冲击作用。试验结果表明,实测结果与理论分析结果一致,桥跨结构在试验荷载作用下处于弹性受力状态,具有良好的强度和刚度,满足设计荷载的使用要求。     

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。     

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。     

预应力混凝土连续梁桥桥面爆炸荷载模型试验

预应力混凝土连续梁桥是中国公路工程中应用最广泛的桥型之一,尚未经过抗爆防护设计,一旦发生爆炸荷载作用,有可能造成重大的人员伤亡和财产损失。进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,结合数值模拟的方法,研究了爆炸冲击波与预应力混凝土连续T梁桥的相互作用,分析了爆炸荷载(冲击波超压、冲量)在桥面的分布特点。结果表明：桥面上方爆炸超压和冲量沿纵(横)桥向呈非线性分布,横桥向和纵桥向超压分布基本一致,横桥向桥面冲量相比纵桥向偏小；爆心高度不变的情况下,随着比例距离的减小,桥梁整体受到的爆炸荷载急剧上升；比例距离不变时,随着炸药当量的增大,爆心正下方位置超压峰值不变,但桥面其他位置的超压峰值都显著增大；建立了适用于桥面爆炸荷载模型的超压峰值公式,可供梁桥桥面抗爆设计参考。