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落石灾害是最常见的自然灾害,山区雨季时发生颇为频繁。自“西部大开发战略”实施以来,高速公路及铁路网络均已挺入偏远山区,交通线路上的桥梁遭受落石撞击事故也日益增多。交通线路上桥梁一旦遭遇落石灾害的袭击,将直接影响相关交通线路的运营以及当地居民正常生产和生活,并造成巨大的经济损失。近年来才发展起来的钢混组合梁桥以其自身优势被广大设计者接受,已开始运用于高速公路线路及铁路线路上。因此开展落石撞击对钢混组合梁桥上部结构的研究具有一定工程意义。
论文以某钢混组合梁桥为例,采用显式动力分析方法,研究落石撞击下钢混组合梁桥上部结构的动力响应,分析不同影响因素下桥面板以及工字型钢梁的受力情况。论文主要研究内容如下:
(1)通过统计数据和实例说明了落石灾害的严重性,明确了本文研究的意义及必要性;分析了当前国内外对落石运动特征方面以及落石冲击方面的研究现状。
(2)总结了落石在下落过程中四种典型的运动形式,并根据运动学以及动力学原理推导了四种运动形式的运动公式;介绍了落石轨迹分析软件并利用落石轨迹分析软件RocFall考察某高危边坡的落石运动轨迹,得到落石运动轨迹以及速度变化规律;总结了现有落石冲击力计算方法,选用有限元法作为本文计算方法。
(3)对本文模型建模过程中所用单元类型、四种材料的材料本构模型(混凝土、钢材、普通钢筋、落石)、网格划分、部件之间的接触类型以及结果稳定性评价进行了详细的说明,以确保模型计算结果的准确性。
(4)分别对钢混组合梁桥两个位置(桥面板正中心和工字型钢梁正上方)进行了数值模拟,从撞击速度、冲击面积、落石质量等方面对钢混组合梁上部结构的动力响应进行了分析,总结了落石撞击下钢混组合梁桥上部结构动力响应相关规律。
论文以某钢混组合梁桥为例,采用显式动力分析方法,研究落石撞击下钢混组合梁桥上部结构的动力响应,分析不同影响因素下桥面板以及工字型钢梁的受力情况。论文主要研究内容如下:
(1)通过统计数据和实例说明了落石灾害的严重性,明确了本文研究的意义及必要性;分析了当前国内外对落石运动特征方面以及落石冲击方面的研究现状。
(2)总结了落石在下落过程中四种典型的运动形式,并根据运动学以及动力学原理推导了四种运动形式的运动公式;介绍了落石轨迹分析软件并利用落石轨迹分析软件RocFall考察某高危边坡的落石运动轨迹,得到落石运动轨迹以及速度变化规律;总结了现有落石冲击力计算方法,选用有限元法作为本文计算方法。
(3)对本文模型建模过程中所用单元类型、四种材料的材料本构模型(混凝土、钢材、普通钢筋、落石)、网格划分、部件之间的接触类型以及结果稳定性评价进行了详细的说明,以确保模型计算结果的准确性。
(4)分别对钢混组合梁桥两个位置(桥面板正中心和工字型钢梁正上方)进行了数值模拟,从撞击速度、冲击面积、落石质量等方面对钢混组合梁上部结构的动力响应进行了分析,总结了落石撞击下钢混组合梁桥上部结构动力响应相关规律。