撞击桥墩时的河冰失效模式的研究

为研究河冰在撞击桥墩时的失效模式,使用IS-DYNA 显示动力分析软件对冰排及T构桥梁建立有限元模型,计算不同失效准则下冰排对桥墩的撞击力.提出河冰撞击桥墩时,河冰破坏的两阶段过程及计算流冰撞击力时冰排失效准则的选取方法.     

汽车质量和速度对上跨桥桥墩撞击特性的影响

基于车桥撞击事故的严重性,文中开发一种新颖的重型卡车等效模型。通过G1011 K302+095分离立交桥受撞桥墩验证计算模型的可靠性,采用数值模拟方法分析重型卡车的载重和撞击速度对撞击力和桥墩应力的影响。研究结果表明,随着卡车质量和撞击速度的增加,撞击力峰值增大。受撞桥墩应力较高的区域集中在桥墩根部和撞击位置,与桥墩轴线成45°的斜向贯通裂缝。文中的研究揭示了卡车的质量和撞击速度对桥墩撞击力和Mises应力的影响机理,为桥墩的防撞设计提供了新的理论基础。     

一种汽车撞击桥墩撞击力设计值的能量简化算法

随着跨线桥越来越多,桥墩被汽车撞击的可能性大大增加。本文分析了国内外公路、铁路桥梁设计规范关于撞击力设计值规定中的不足,总结了既有研究资料关于撞击力特性和计算方法,介绍了利用冲量原理计算等效静力的简化脉冲法,在此基础上提出了基于能量守恒的能量简化算法:首先通过简化脉冲法计算的等效静力值和撞击点等效位移反推撞击过程中桥墩变形吸收的能量,其约为撞击总动能的20%~30%;总结了汽车工业中车身变形吸能计算方法,根据相关经验发现车身变形吸能占总动能的70%~80%,佐证了能量转化的比例;最后确定撞击动能传递到桥墩系数γ=0.25,以简化公式0.25mv~2=F~2/k计算等效静力,并通过一个算例进行了验证,供工程设计选用。     

车辆对桥墩的撞击力研究综述

车辆对桥墩的撞击力是桥梁结构设计的一种重要荷载,但是关于车辆撞击力的具体计算,工程界尚未有统一的计算公式。本文对目前车辆撞击桥墩的撞击力研究现状进行分析总结,归纳相关的研究成果,指出现有研究中存在的问题和进一步研究的方向。     

近地端水平冲击作用下RC桥墩的动力响应试验研究

为了研究钢筋混凝土（RC）桥墩在近地端水平冲击作用下的动力响应,采用水平撞击试验设备,对3根圆形截面RC桥墩进行了试验研究。本试验以撞击速度为研究变量,得到了桥墩的撞击力时程曲线、位移时程曲线、变形曲线和最终损伤状态。试验结果表明：桥墩在1.70 m/s、2.68 m/s和3.32 m/s三种撞击速度下呈现出轻微损伤、中等损伤和严重损伤三种破坏形态,桥墩的破坏模式为撞击部位与墩底之间的局部剪切破坏,撞击速度对桥墩冲击动力响应和破坏机制有显著影响。本试验可以为车辆撞击桥墩问题的有限元数值模拟提供数据支撑。     

撞击速度对船桥碰撞作用的影响

船桥碰撞不仅会使桥梁结构受到损伤,同时桥梁的使用寿命和安全性能、抗震性能都会受到极大影响,通常还会造成严重的财产损失和人员伤亡等重大后果。因此对船桥碰撞作用的影响因素研究尤为重要。文章以某圆端形桥墩和驳船为例,利用有限元软件ANSYS、LS-DYNA和LS-PREPOST进行建模、计算和结果处理,通过分析不同撞击速度下船舶撞击桥墩的撞击力、应力和位移等结果,发现在碰撞过程中,随撞击速度的增大,撞击力升高的速度、最大撞击力、桥墩和船舶的应力和位移明显增大,甚至不止呈线性增加。因此,船舶通过跨海跨河大桥时应严格限速以保证桥梁和船舶安全。     

钢骨混凝土桥墩撞击抗剪强度计算模型

为了研究钢骨混凝土桥墩的抗撞击性能,进行5根钢骨混凝土桥墩和1根钢筋混凝土桥墩水平撞击试验。试验结果表明:内置钢骨的加入对混凝土桥墩斜裂缝具有较好的抑制作用;钢骨混凝土桥墩相比钢筋混凝土桥墩具有较高的抗撞击强度。基于修正压力场理论,考虑应变率效应,分析受压区混凝土以及横向钢骨对撞击抗剪强度的影响,提出钢骨混凝土桥墩撞击抗剪强度计算模型,该模型通过斜压应力角θ和平均纵向应变εx考虑不同因素对撞击抗剪强度的影响。将不同计算模型与试验结果进行对比分析,本文模型计算结果与试验结果误差为13.10%,与试验结果较符合,可为钢骨混凝土桥墩的抗撞击设计提供参考。     

钢混组合桥墩在车辆撞击下的动力性能研究

为研究内置钢骨混凝土桥墩的抗撞击性能,进行了钢筋混凝土桥墩和内置钢骨的混凝土桥墩的车辆撞击试验和侧向静力加载试验,观察试件的撞击破坏形态,分析内置不同钢骨形式对撞击抗剪强度、撞击位移和墩身应变增长的影响。结果表明:内置钢骨混凝土桥墩的撞击破坏峰值力和撞击开裂峰值力均有明显的提高,内置钢管的混凝土桥墩是一种抗撞性能较好的钢骨混凝土桥墩。基于叠加原理和试验数据,考虑材料动强度,提出了内置钢骨混凝土桥墩的撞击抗剪承载力计算公式。所建桥墩撞击抗剪强度预测公式计算结果与试验结果吻合较好,研究结果为钢骨在桥墩中的应用提供一定的研究和设计参考。     

车辆碰撞钢筋混凝土桥墩撞击力计算方法研究

在试验基础上,探讨了车辆碰撞钢筋混凝土桥墩的撞击力计算方法。应变分析法是根据弹性阶段应变与曲率的关系、曲率与弯矩的关系以及弯矩与外荷载的关系,建立起应变与外荷载的关系,从而根据应变时程求解撞击力时程。动力分析法是将冲击系统简化为双自由度的质量—弹簧体系,忽略桥墩的阻尼作用,建立动力方程,从而求解出撞击力时程。计算结果与试验结果对比表明,本文给出的算法是可行的,具有一定的工程应用价值。     

石臼湖大桥墩抗船撞能力评估研究

文章针对石臼湖桥主桥桥墩用Midas软件建模,计算了桥墩在受到水平撞击力时最危险截面处产生的内力。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。应用有限元软件ANSYS/LSDYNA建模分析在高水位时1000t级船舶正撞、侧撞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。     

桥梁船撞力计算方法研究现状

我国交通运输业的发展使得通航环境日益复杂,为进行桥梁船撞设计,首先要估算船舶对桥墩的撞击力。国际上的船舶撞击力简化估算公式以及我国的相关规范是一种简化静力计算方法;建立合理的简化力学模型来获得整个过程的动态响应是一种简化动力计算方法;建立有限元模型进行数值模拟展现船舶与桥梁碰撞的整个时间历程是基于接触碰撞算法的计算方法。三种方法从不同角度出发,研究船舶对桥墩的撞击力。     

ANSYS在流冰对桥墩撞击仿真中应用

现场实测了呼玛河流冰撞击力及流冰作用下墩顶横桥向位移;在试验研究的基础上,运用ANSYS软件,对流冰与桥墩撞击力进行了数值模拟,通过实测结果和计算结果的分析表明,计算结果与实测结果吻合较好,用ANSYS进行该类仿真分析可行。     

江中海上大跨越输电塔的船舶撞击响应分析及撞击力简化公式

以船舶撞击某江中海上大跨越输电塔为分析对象,模拟分析跨越塔不同部位x,y方向的位移响应时程以及撞击力时程特点,探讨不同船舶吨位、速度、船艏刚度对输电塔撞击响应特点及撞击力的影响规律。分析结果表明船舶撞击江中海上大跨越输电塔时,整体结构在x,y方向均出现撞击响应,并以x方向的撞击响应为主;同时,大跨越输电塔基础在y方向发生一定的扭转振动。船舶撞击作用下,高桩承台基础变形较为显著,跨越塔沿塔身高度方向上表现出弯曲变形;船舶撞击力随着船舶质量及撞击速度的增加呈非线性增长,而随船艏刚度的增加呈线性增长。最后,开展船舶撞击大跨越输电塔的撞击力计算理论研究,将撞击力的理论计算值与现有规范值进行对比,本文所建议的计算公式值与模拟值吻合较好,可为工程设计提供参考依据。     

福州乌龙江大桥船舶撞击力数值模拟与分析

本文围绕福州乌龙江大桥船撞问题,对该桥3#桥墩船舶撞击力分别进行了经验公式求解和有限元数值模拟,得出了该桥在代表船型与船速下的船舶撞击力。通过对分析结果的对比分析发现,各种方法得到的结果存在较大的差异,综合比较后建议以有限元数值仿真模拟结果作为该桥船撞力标准值。根据本文的研究结果建议在桥墩周围设置一道柔性防撞设施,以减小船舶撞击对结构安全性带来的影响。     

受火后内配型钢方钢管混凝土构件抗侧向撞击性能试验研究

为了研究火灾后内配型钢钢管混凝土构件的抗侧向撞击性能，进行了9个受火后构件的侧向撞击试验，考察了受火时间、撞击高度、边界条件对构件破坏形态和撞击响应的影响。分析了受火后构件的温度场、撞击过程、破坏形态、撞击力时程、挠度发展和能量吸收，基于等效塑性铰模型给出侧向撞击下构件跨中最大挠度的简化计算方法。试验结果表明：火灾后内配型钢方钢管混凝土构件在侧向撞击下发生整体弯曲破坏，表现出较好的抗撞性能。与未受火内配型钢的构件相比，受火60 min后构件所受撞击力平台值下降23.9%,跨中最大挠度和撞击持续时间分别增大38.2%和41.5%。随着撞击高度从1.0 m增加至2.6 m,受火后构件跨中最大挠度增加114.7%,撞击力平台值提高14.2%。在钢管混凝土中配置型钢可以显著提高构件所受撞击力平台值，减小构件的破坏程度和跨中挠度，内配型钢对受火后构件的抗撞击性能提升更显著。     

船舶撞击桥梁风险评估

分别阐述了我国公路和铁路规范中桥梁船舶撞击力的确定方法和相应的桥梁下部结构的力学计算模型,介绍了AASHTO规范中对于船舶撞击桥梁的风险评估方法的方法,并给出工程计算实例,提出了针对我国具体情况开展适合我国国情的船舶撞击桥梁风险评估的建议.     

型钢混凝土框架侧向撞击下的响应分析

采用数值模拟手段,从撞击力、撞击位移、塑性变形、能量状态角度,分析了撞击位置、撞击速度对型钢混凝土框架动力性能的影响。结果发现:撞击位置、撞击速度对撞击力影响明显;不同撞击位置下框架的塑性变形存在差异,且塑性变形随着撞击速度的增大而加剧;受撞位置是塑性耗能的主要位置,节点位置的塑性耗能水平与撞击速度的变化关系不大。     

车辆撞击下桥墩动力响应与撞击荷载研究

为研究城市桥墩抗撞性能,采用LS-DYNA有限元软件建立精细化车辆-桥墩碰撞模型,分析桥墩动力响应与撞击荷载。该模型考虑了应变率效应对钢筋与混凝土非线性材料力学性能的影响。基于40个车-桥碰撞工况,研究了撞击速度、撞击质量对撞击荷载和桥墩变形的影响,分析了撞击能量和桥墩破坏模式之间的关系。根据40个撞击荷载样本,提出撞击荷载经验公式与半正弦荷载时程曲线,用来计算撞击荷载峰值与反应时撞击荷载时程。将撞击荷载峰值分别与3种等效静力荷载和《公路桥涵设计通用规范》荷载限值进行对比。结果表明:规范中撞击荷载限值偏于不保守;采用等效静力荷载作为撞击荷载对城市桥墩进行抗撞评估偏于不安全。     

车辆撞击作用下RC桥墩动力响应

采用LS-DYNA建立了钢筋混凝土(RC)桥墩水平撞击有限元模型,简要介绍了有限元建模技术及相关参数的取值,并通过与水平撞击试验结果进行对比,验证了目前较为常用的2种混凝土本构模型和钢筋本构模型的有效性,进而验证了有限元结果的有效性,并进一步研究了桥墩在等代车辆撞击作用下的破坏机理,分析了与桥墩动力响应和损伤程度有关的影响参数。结果表明:对于水平撞击试验而言,采用MAT_SCHWER_MURRAY_CAP_MODEL(145^#)混凝土和MAT_PLASTIC_KINEMATIC(3^#)钢筋材料模型构建的有限元模型能够更加准确地反映RC桥墩在等效车辆撞击作用下的动力特性、剪切破坏模式和损伤分布; 在等代车辆撞击作用下,混凝土的损伤累积主要集中于墩底剪切带处,而桥墩其他部位的混凝土未出现明显损伤累积; 参数分析结果表明,增大撞击质量能够显著增大撞击荷载峰值、桥墩变形和损伤程度; 提高撞击位置会使桥墩破坏模式由局部剪切破坏转变为整体弯曲(或弯剪)破坏; 在相同撞击冲量下,撞击荷载峰值、桥墩变形和耗能会随撞击速度增加而增大。     

外钢管对钢管混凝土柱抗撞击性能影响的有限元分析

利用ANSYS和ABAQUS两种有限元软件建立了钢管混凝土柱在侧向撞击下力学性能的有限元分析模型,模型得到的计算结果均与已有试验结果的吻合度较高。采用建立的有限元计算模型进行了钢管强度对钢管混凝土在侧向撞击力作用下冲击力时程和侧向位移的影响分析,探明了钢管强度对构件抗撞击性能的影响规律。