橋墩碰撞力理論與試驗研究.pdf

1、近年來船撞橋墩事故頻繁發(fā)生并造成了嚴重危害，如何確定碰撞力大小對橋墩的防撞設計具有重要的指導意義。本文基于模型試驗和有限元技術，分析了橋墩在水平撞擊荷載作用下的動力響應特征，并通過仿真計算提出了橋墩碰撞力的簡化計算公式。本文研究的主要內容和成果如下:
　　 (1)概述了船橋碰撞理論并總結歸納了當前國內外船橋碰撞力的主要計算方法和試驗研究，提出了有待進一步研究的問題。
　　 (2)根據(jù)試驗目的，利用相似原理設計和制作了橋墩

2、試驗模型，并對其在兩種荷載工況（不同撞擊速度）下進行了水平撞擊試驗研究，包括試驗儀器的選用、試件材性試驗和試驗方法設計。通過試驗得到碰撞力、加速度、速度、位移和應變響應時程曲線，分析得出了橋墩碰撞一些規(guī)律，并為后續(xù)研究橋墩碰撞力大小提供參考。
　　 (3)建立了撞擊橋墩有限元模型，對橋墩在兩種不同荷載工況下進行了理論研究。進行了模型試驗值與數(shù)值計算值對比，其結果吻合較好，檢驗了本文所采用的模型參數(shù)可以較準確的模擬橋墩在撞擊荷載作

3、用下的響應，驗證了有限元理論計算的正確性和可靠性。
　　 (4)對撞擊橋墩進行了一系列的仿真計算，并運用參數(shù)法研究了橋墩的混凝土軸心抗壓強度、縱向鋼筋配筋率和撞擊高度等參數(shù)對其在水平撞擊荷載作用下變形響應的影響，分析提出了橋墩防撞設計時應當注意的問題。同時，深入分析和研究了撞擊質量、速度和撞擊高度等因素對碰撞力的影響，并利用MATLAB軟件進行非線性公式擬合，提出了最大碰撞力簡化計算公式，并將其與模型試驗結果和國內外規(guī)范進行比較