冲击作用下节段拼装梁的剪切破坏性状与机理研究

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Miss_Han
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行车落物等冲击荷载作用于桥梁结构,会导致梁的剪切破坏机制更加突出。而节段装配式梁由于接缝处普通钢筋和混凝土不连续,同样呈现出突出的剪切破坏特征。在当前节段预制拼装桥梁快速发展的背景下,行车落物等冲击荷载对于节段拼装梁作用效应研究还非常不足,迫切需要开展相关研究工作,尤其是冲击作用下节段拼装梁抗剪性能破坏机理的研究。本文以冲击荷载作用下节段拼装梁的抗剪性能为主要目标,通过有限元模拟分析和落锤冲击试验的方式开展系统研究。主要研究内容和成果如下:(1)冲击荷载作用下节段拼装梁剪切破坏数值模拟和试验研究。通过有限元软件(ANSYS/LS-DYNA)模拟和5组无粘结预应力混凝土节段拼装梁的落锤冲击试验,研究冲击荷载分别作用于节段梁中间节段中部和接缝附近时裂缝开展形式、最终破坏形态和相关特性分析。结果表明,冲击荷载作用在节段中间时,梁会产生自接缝到作用点的斜裂缝,最终斜裂缝宽度增大发展为破坏主裂缝,节段梁发生斜截面破坏;冲击荷载作用在节段梁接缝附近时,会产生自接缝到作用点的斜裂缝,随后斜裂缝逐渐发展为竖直裂缝,最终以竖直裂缝宽度增大发展为破坏主裂缝,节段梁发生直剪破坏。在冲击荷载作用下,由于力的传递具有滞后性,故两侧支座的支反力会较冲击力后达到峰值,且两侧支座反力约为冲击力第二个波峰值的一半。(2)冲击荷载作用下节段拼装梁剪切破坏机理研究。通过数值模拟和剪切试验相结合的方式,对比在冲击作用下节段梁和整梁破坏形式的区别,对比动、静态作用下节段梁剪切破坏形式的不同,并分析不同混凝土正应力水平对节段梁剪切裂缝开展状况的影响。结果表明,冲击作用下节段拼装梁和整体式钢筋混凝土梁破坏主裂缝均产生于冲击作用初期;冲击作用下节段梁的破坏模式与整梁不同,由于接缝的弱连接性,故其破坏裂缝发生于接缝面;混凝土正应力水平的不同并不会改变节段拼装梁的破坏形式,但较大的混凝土正应力水平会抑制斜裂缝的发展;静荷载作用下节段梁破坏斜裂缝的位置只与距加载点最近的接缝位置有关,接缝面离荷载作用点越近,裂缝的角度就接近90度,且主裂缝分布较为集中。
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