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首页ABAQUS模拟:超高车辆碰撞桥梁的损伤与应力分析
"超高车辆碰撞桥梁的有限元损伤分析 (2011年),作者:毕晨华,张永水,发表于《重庆交通大学学报(自然科学版)》第30卷第6期,2011年12月,DOI:10.3969/j.issn.1674-D696.2011.06.08" 本文研究了在交通事故中,超高车辆对桥梁结构造成冲击和损伤的问题。研究人员利用ABAQUS这一强大的有限元分析软件,模拟了钢筋混凝土桥梁在遭受超高车辆碰撞时的情况,特别关注了钢筋与混凝土的共同受力以及混凝土的非线性特性。 在分析过程中,他们考察了不同碰撞速度对桥梁结构的影响。结果显示,随着碰撞速度的增加,桥梁主梁所承受的应力水平显著增大,并且达到最大应力状态所需的时间缩短。这意味着高速碰撞对桥梁结构的破坏力更强且更迅速。此外,分析还揭示了主梁的损伤主要集中在碰撞的早期阶段,尤其是受拉部分的损伤尤为严重。 论文中提到的"损伤"是指由于碰撞导致的结构完整性损失,包括混凝土的裂缝生成、钢筋的屈服以及整体结构的变形等。这些损伤不仅影响桥梁的安全性,还可能降低其承载能力,对桥梁的使用寿命产生长期影响。 通过这种仿真模拟,研究人员能够深入理解车桥碰撞的力学机制,为桥梁设计和安全评估提供理论依据。同时,该研究也为制定预防和应对此类事故的安全措施提供了科学支持,例如优化桥梁的设计以提高抗撞击能力,或者改进交通管理策略以减少超高车辆与桥梁的碰撞风险。 这篇论文通过有限元分析方法,对超高车辆碰撞桥梁的动态响应和损伤程度进行了详尽的研究,强调了速度和碰撞时间对桥梁损伤的关键作用,为相关领域的工程实践和理论研究提供了宝贵的参考。
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第
30
卷第
6
期
2011
年
12
月
重庆交通大学学报(自然科学版)
Vo
l. 30
No.6
Dec.2011
JOURNAL
OF
CHONGQING
JIAOTONG
UNIVERSITY(
NATURAL
SCIENCE)
DOI:
10.
3969/j.
issn. 1674
-D
696.
2011.
06.
08
超高车辆碰撞桥梁的有限元损伤分析
毕晨华,张永水
(重庆交通大学土木建筑学院桥梁与隧道工程系,重庆
400074)
摘要:基于
ABAQUS
有限元分析软件,充分考虑钢筋与混凝土的共同受力及混凝土的材料非线性,对超高车辆碰撞
桥梁进行仿真模拟。针对不同车速下超高车辆对桥梁的撞击问题,分析车
桥的碰撞机理及撞击对桥梁的损伤情
况。分析发现:碰撞速度越大,主梁应力越大,且达到最大应力所需的时间越短;碰撞对主梁的损伤破坏是非常大
的,特别是受拉损伤,且损伤主要发生在碰撞的前半程。
关键词:桥梁;碰撞
;ABAQUS;
应力;损伤
中图分类号
:U446.3;U447
文献标志码
:A
文章编号:
1674 -
0696(2011
)06
-1294
-
04
Damage Analysis
on
Collision between Over-High
Truck
and
Bridge Based
on
FE
岛
f
BI
Chen-hua
,
ZHANG
Yong-shui
(Department
of Bridge & Tunnel Engineering, School of Civil Engineering &
Architectu
时,
Chongqing Jiaotong University, Chongqing
400074
,
China)
Abstract:
Based on finite element analysis software ABAQUS , the collision between over-high truck and bridge is simulated ,
which considers the co-bearing of steel and concrete ,
as
well as the material nonlinearity of concrete. According
to
the colli
sion caused by over-high truck
at
different speed , the collision mechanism of car-bridge and the damage of bridge due
to
the
collision are researched. Analysis shows that the higher the vehicle speed
, the larger the stress of the girder, and the shorter
the time needed
to
amount
to
the maximum stress; the damage of girder is very large
due
to
the collision, especially the ten-
sion damage
, and the damage mainly occurs
in
the
白白
t
half
of the collision.
Key
words:
bridges; collision; ABAQUS;
stress;
damage
经济的飞速发展必然带动人们对交通的需求,
为缓解地面交通的压力,交通空间化、立交化日益明
显,大量的跨线桥等立体交通应运而生。但随之而
来的交通事故的发生率也在飞速增加。由于驾驶员
的违规驾驶,管理体系不健全等原因,超高车辆与桥
梁的碰撞事故屡见不鲜
[IJ
。据有关统计,北京半数
的桥梁被超高车辆撞过,撞桥事故每年都有几十
起
[2J
。
桥梁被撞后如不进行快速有效的修复,将会给
人们出行造成很大的不便对经济建设也会造成很
大的损失。进行修复加固等措施的前提是对被撞桥
梁的损伤程度进行检测和评估。目前国外对车-桥
撞击问题已经做了很多研究,但我国尚未有桥梁结
构意外损伤评估体系。笔者针对桥梁被超高车辆碰
撞的事故,对不同的速度撞击状况进行有限元模拟
及结构损伤程度分析。
收稿日期
:2011
-06
-15;
修订日期
:2011
-
06
-
29
基金项目:北京市自然科学基金项目
(8102034
)
1
模型
1. 1
有限元模型
本研究中主梁由
3
片刚性连接的钢筋混凝土
T
梁组成,宽
5.7
m
,梁高1.
7
m
,跨度
13
m
,两端及跨
中设横隔板。采用
C50
的混凝土,普通钢筋采用
HRB335[3
J
。汽车为
40
t
的重车。
由于
ABAQUS
能够很好的模拟钢筋混凝土且
对瞬时动力学问题的分析特别有效[
4J
故选用
ABAQUS
作为有限元分析软件对该问题进行计算分
析。模型中汽车和主梁用实体单元模拟,钢筋用杆
单元模拟
[5J
。混凝土本构采用
ABAQUS
中提供的
损伤塑性模型
[6J
。该模型假定混凝土材料主要因为
拉伸开裂和压缩破坏而破坏,在规范提供的混凝土
本构模型的基础上
[7J
引入损伤因子
d
的概念,当损
伤因子
d
=
1
是为完全损伤即混凝土完全被破坏。
有限元模型见图
10
作者简介:毕晨华(1
988
斗,女,山东日照人,硕士研究生,主要从事桥梁施工技术与工程(智能)控制技术方面的研究。
E-mail:
bichenhua@
126.
como
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