撞击荷载下钢筋混凝土柱动力响应的数值研究

为了研究撞击荷载下钢筋混凝土柱的动力响应,该文基于有限元软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土构件碰撞模拟分析的数值模型。对经典钢筋混凝土梁落锤试验进行数值模拟,分析表明该数值模型能够较好的模拟钢筋混凝土构件碰撞过程中的撞击力和变形发展。基于该模型该文研究了不同因素对刚体碰撞钢筋混凝土柱动力变形和撞击力的影响,包括撞击体速度、质量和形状,钢筋混凝土柱纵向配筋率、配箍率和混凝土轴心抗压强度以及材料应变率。分析表明钢筋混凝土柱在撞击作用下的破坏模式主要包括：局部损伤型、整体破坏型和局部破坏型。影响撞击力曲线变化的因素可分为三种：撞击体自身的因素,影响柱体刚度的因素和影响柱体材料强度的因素。各种因素对撞击力峰值、撞击力平台值和撞击持时分别具有不同的影响规律。这些规律将为建立建筑结构倒塌分析的简化撞击力模型提供参考。     

车辆撞击作用下泡沫铝防撞桥墩的动态响应特性

针对车辆撞击桥墩问题,设计了一种采用泡沫铝材料的桥墩防撞装置.采用LS-DYNA软件分别建立有无防撞装置的桥墩三维实体单元模型,分析了车辆撞击作用下各桥墩的动态时程响应.对比了两种情况下车辆对桥墩的撞击力、桥墩位移和应力等特征参量,并从能量传递的角度分析了泡沫铝防撞装置的耗能能力和撞击车辆损伤.结果表明:采用泡沫铝防撞...     

车辆撞击下预制节段拼装桥墩的损伤分析与评估

为合理评估车辆撞击下预制节段拼装桥墩的损伤状态,研究适用于预制拼装桥墩的受撞损伤评估方法。建立车辆撞击桥墩三维有限元模型并进行桥墩损伤分析,通过与试验结果对比验证桥墩与车辆模型的准确性。分析不同参数下预制节段拼装桥墩受撞的位移响应和损伤破坏特征,并研究残余位移与截面损伤的变化规律。提出考虑残余位移和截面损伤的预制节段拼装桥墩受撞损伤评估指标,对桥墩进行损伤等级划分并确定各损伤等级指标界限值。研究结果表明：试验范围内桥墩位移响应对车辆初始撞击能量和轴压比变化最为敏感;车撞下预制节段拼装桥墩损伤集中于直接受撞击节段;桥墩受撞处残余位移和截面损伤率越大,其受撞后损伤越严重;考虑残余位移和截面损伤的桥墩损伤评估方法可准确评估车辆撞击下预制节段拼装桥墩的损伤状态。     

SRP 加固预制节段拼装桥墩在车辆撞击下的动态响应

为了减轻车辆对预制节段拼装桥墩的撞击作用,采用高强钢丝织物复合材料（Steel Reinforced Polymer,SRP）加固预制节段拼装桥墩并进行数值模拟与分析。使用 LS?DYNA 建立预制节段拼装桥墩受冲击的数值模型,并与已有实验数据对比,验证了该数值模拟方法的准确性。在相同车辆撞击条件下,对比分析了 RC 墩与 SRP 加固墩撞击力时程曲线、侧向位移和墩身损坏情况。以 SRP 加固位置、SRP 包裹层数和初始预应力水平为变量,研究其对车辆?桥墩接触面撞击力和桥墩变形的影响规律。研究结果表明：采用 SRP 对预制节段拼装桥墩进行合理加固,可以有效减小接触面撞击力、墩身位移和桥墩损伤;在桥墩底部及接缝处采用 SRP 加固对墩身具有更好的保护作用;SRP 包裹层数由 1 层增加到 3 层可以更好地限制墩身位移变形。     

撞击荷载下钢筋混凝土柱动力响应的数值研究EI北大核心CSCD

为了研究撞击荷载下钢筋混凝土柱的动力响应,该文基于有限元软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土构件碰撞模拟分析的数值模型。对经典钢筋混凝土梁落锤试验进行数值模拟,分析表明该数值模型能够较好的模拟钢筋混凝土构件碰撞过程中的撞击力和变形发展。基于该模型该文研究了不同因素对刚体碰撞钢筋混凝土柱动力变形和撞击力的影响,包括撞击体速度、质量和形状,钢筋混凝土柱纵向配筋率、配箍率和混凝土轴心抗压强度以及材料应变率。分析表明钢筋混凝土柱在撞击作用下的破坏模式主要包括:局部损伤型、整体破坏型和局部破坏型。影响撞击力曲线变化的因素可分为三种:撞击体自身的因素,影响柱体刚度的因素和影响柱体材料强度的因素。各种因素对撞击力峰值、撞击力平台值和撞击持时分别具有不同的影响规律。这些规律将为建立建筑结构倒塌分析的简化撞击力模型提供参考。     

桥墩在船舶撞击作用下的损伤仿真研究

评述了考虑应变率效应和材料损伤的HJC混凝土模型,就材料参数的取值进行了讨论。通过刚性球撞击混凝土板的例子,讨论了HJC模型中损伤参数的敏感性,并据此确定了计算中采用的HJC模型参数。对一艘万吨级的散货船与桥墩的碰撞过程进行了仿真,给出了船舶与桥墩的碰撞力时程以及桥墩损伤形态。结果表明,由于混凝土的破损,船舶对桥墩的撞击力峰值显著降低。为获得真实的结果,在船舶与薄壁桥墩碰撞的仿真分析中应考虑混凝土的动态损伤特征。     

SMC复合材料的撞击动力响应

本文首先由实验建立了SMC—R50复合材料板材在钢球静嵌入时的接触力和接触位移之间的加载定律和卸载定律。根据这些定律和Mindlin板理论,本文应用有限元法计算了SMC复合材料板材在受撞击后各点的应力波,并用实验测出了材料中的应变历史。和实验结果相比,本文有限元计算结果是可以接受的。     

地震作用下海冰与桥墩的间距对桥墩动力响应的影响研究

位于冰水海域的桥墩,在波浪力作用下,桥墩结构与周围海冰往往出现间隙,地震作用下海冰与结构的动力相互作用呈现复杂多样化。本文在弹性力学中的弹性波传播理论及结构动力学的基础上,考虑不同的海冰与桥墩间距,建立了地震作用下桥墩、冰与水体的流固耦合动力方程。并以一矩形桥墩为研究对象,研究了地震作用下,海冰与桥墩的间距对矩形桥墩结构的动力响应及动水压力的影响。研究表明：地震作用下,海冰与桥墩间距对桥墩顶部的最大位移和最大加速度响应的影响不显著,但是对桥墩侧面动水压力和墩底内力影响较大;当海冰与桥墩存在间距且小于1倍结构尺寸时,墩底的弯矩和剪力达到最大值。     

外包钢板对钢筋混凝土桥墩撞击性能影响的试验研究

分别进行了普通钢筋混凝土桥墩和外包钢板混凝土桥墩在车辆碰撞作用下的动力性能模型试验,通过实测撞击力时程、桥墩的加速度以及钢筋的应变时程响应并进行对比分析,研究了外包钢板对提高桥墩防撞能力的效果。研究结果表明,外包钢板混凝土墩柱的车辆撞击力、撞击部位的加速度均小于普通钢筋混凝土墩柱的相应值,桥墩根部钢筋的峰值压应变也大幅度降低,说明采用外包钢板的方法可以有效减少车辆对桥墩的撞击作用,从保护桥墩结构本身的角度来说是一种有效的方法。     

撞击荷载作用下高速铁路桥梁的动力响应及列车运行安全分析

建立了“列车-桥梁-撞击荷载”系统动力分析模型,通过在松花江大桥进行的现场试验,得到了流冰撞击力时程,施加到桥墩上作为系统的激励。编制了分析程序,以高速铁路5×32m预应力混凝土简支单线箱梁桥为算例,通过计算机模拟,对流冰撞击作用下桥梁结构的动力响应及桥上高速列车的运行安全问题进行了研究。分析了在有流冰、无流冰撞击作用两种情况下,桥梁结构关键部位的位移和加速度响应,以及桥上高速运行列车的车辆脱轨系数和轮重减载率等行车安全指标。计算结果表明:流冰撞击作用对桥梁结构以及高速列车的动力特性具有较大的影响,撞击作用使桥梁和车辆的动力响应大幅度增大。当流冰撞击荷载峰值达到4000kN时,车辆减载率已经超过了0.6的限值。撞击荷载作为一项特殊的作用力,在高速铁路桥梁的动力设计中应予以重视。     

基于水滴高速撞击下汽轮机叶片的动力响应研究

由于目前技术手段当中核电汽轮机在进行大功率超临界的工作时,机器内部的末级长叶片和大部分叶片都处于湿蒸汽区,因此需要对水滴高速撞击下的动力响应进行研究,从而解决叶片振动强度问题,保证安全。本文将利用液固高速撞击的基础理论,利用数值模型和计算机网络模型进行耦合动力响应分析,从而确定液固撞击的应力响应参数,为提供安全保障提供参考。     

船舶撞击作用下车桥系统动力响应及高速列车运行安全分析

将船舶撞击力时程作为系统的外部激励,建立了撞击荷载作用下的车桥系统动力分析模型。以一座 (32+48+32) m双线预应力混凝土连续梁桥和国产CRH2高速列车为例,模拟船舶撞击力作用于桥墩时列车过桥的全过程,分析了桥梁和车辆的动力响应。结果表明：船舶撞击作用大幅度增大了桥梁的横向位移和加速度响应,显著影响了桥上高速列车的运行安全。探讨了船舶撞击荷载作用下的桥上高速列车走行安全评价方法,综合分析了列车速度和荷载撞击强度对列车运行安全的影响,在此基础上给出了列车速度－撞击力强度安全阈值曲线。     

单柱式钢筋混凝土桥墩在水平地震作用下的损伤分析

本文探讨了将结构损作理论引入结构时程反应分析的方法，其基本思想是建立基于位移幅值和低周疲劳的双参数损伤模型，然后利用时程分析方法来确定结构在每一时刻位移，并根据位移来计算累积损伤，当损伤值超过一确定的值时表明结构破坏，根据以上原理对单柱式混凝土桥墩进行了损伤分析。     

汽车撞击作用下车桥系统的动力响应及高速列车运行安全分析

建立了撞击荷载作用下的高速列车-桥梁系统动力分析模型,将汽车撞击力时程作为系统的撞击荷载,以一座5m×24m连续箱梁桥和ICE3高速列车为例,模拟汽车撞击力作用于桥墩和列车过桥的全过程,分析了车桥梁系统的动力响应,对桥上高速列车的运行安全指标进行了评价。结果表明：汽车撞击使桥梁的动力响应大幅度增加,并对高速列车运行安全有极大的影响。对撞击作用下的桥上高速列车走行安全控制方法进行了探讨,给出了列车速度-撞击力强度安全阈值曲线。     

工程车辆FOPS撞击试验落锤的动态响应

应用应力波理论对工程车辆FOPS受冲击时落锤动态响应进行研究，建立了撞击结束时落锤的塑性变形量的数学模型，为落锤的设计提供了理论根据。     

移动车辆作用下铰接梁式浮桥的动力响应

由于铰接梁式浮桥的主梁在移动荷载作用下产生弹性变形的同时,还会随着桥脚舟浮箱的运动而运动,其力学特征比较复杂.将每一段铰接梁独立进行研究,同时考虑了刚体运动与弹性变形,在梁振动理论的基础上建立了浮桥的运动方程.在移动集中荷载模型的基础上构建了多轴车辆模型,在势流理论基础上对桥脚舟浮箱进行了时域运动分析,运用假设模态法构...     

横观各向同性松质骨撞击动力响应数值分析

本文基于对松质骨结构特征的观察,考虑固体骨质为横观各向同性多孔材料,引入了描述松质骨的流固两相多孔弹性模型。采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ加权残值法,通过在连续方程中引入压力ｐ与罚参数β之比项,消去控制方程中的压力项,导出了松质骨在撞击载荷作用下的动力响应的罚有限元公式。用编制的有限元程序计算了松质骨平面问题的撞击动力响应。结果表明,由于松质骨中液体组分的扩散和流动,引起固体骨质和液态骨髓间的相互作用,使得松质骨呈现出一种强烈的表观粘弹性行为以及能量耗散性质。     

近、远场地震下深水桥墩动力响应特性对比研究

以某典型铁路深水桥梁等效单墩模型为对象,采用基于流固耦合理论的势流体计算方法,首次对近、远场地震作用下等效单墩结构振动特性及动力响应进行对比分析。结果表明,动水环境的存在会改变桥墩振动特性,随水深增加桥墩自振周期不断增大,30 m水深时第一阶周期增长率达10.4%。墩周动水压力呈抛物线型分布,近场地震下大于远场地震,二者差别随水深增加而增大。近、远场地震下桥墩结构的动力响应存在明显差别,较无水环境,近场地震下墩顶位移、墩底弯矩及剪力峰值分别增大34.5%、37.8%及51.3%;远场地震下三项指标分别增大17.0%、21.8%及40.0%,具有明显速度脉冲的近场地震下结构动力响应显著大于远场地震。具有速度脉冲的近场地震破坏能力更强,在近断层区深水桥梁抗震设计中应特别重视。     

内部爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的动力响应研究

对于合理预测内部爆炸荷载作用下复杂结构的动力响应,通常需要用合适的计算方法进行直接的数值模拟。采用了考虑应变率影响的钢筋和混凝土材料的动力本构损伤模型,介绍了用爆炸流体动力学软件预测在封闭空间内发生爆炸情况下结构响应的数值模拟方法。对箱型封闭空间内0．5kg TNT爆炸荷载作用下钢筋混凝土顶板的响应进行了数值模拟研究,展示了钢筋混凝土板从混凝土开裂、钢筋断裂到板整体抛射的动态演变过程,并与试验结果进行了对比分析,内部爆炸荷载压力时程曲线、混凝土的损伤破坏和板的抛射速度与试验结果吻合较好。从中可以发现钢筋对混凝土开裂起主要抑制作用,板的开裂和碎片形成主要受脉冲压力荷载的影响,而板的抛射速度主要受气体压力荷载的控制。     

水下爆炸荷载作用下结构动力响应及损伤破坏

为了研究水下爆炸荷载作用下重力式沉箱码头的动力响应及其损伤评估,基于Coupled Lagrangian Eulerian算法,通过AUTODYN建立了一维自由场冲击波、气泡脉动数值模型,验证了数值计算的合理性;将突堤式沉箱码头数值计算结果与试验数据进行对比分析,验证了数值分析模型的可靠性;建立了典型重力式沉箱码头在爆炸荷载作用下的三维数值模型,并分析了不同炸药当量、混凝土强度、配筋率等条件下,重力式沉箱码头的动力响应及损伤破坏。结果表明：随着装药量的增大,峰值位移逐渐增大,且增大的幅度与速度有所提高;结构配筋率主要影响重力式沉箱码头的抗剪性能,在水下爆炸荷载作用下,提高结构配筋率、混凝土强度能够优化整体结构的抗爆性能。研究成果可以为我国重力式沉箱码头结构在水下爆炸荷载作用下抗爆设计及防护措施提供参考。