桥梁结构遭受地下隧道内爆炸冲击下的减隔震研究

论文摘要

地下隧道内的爆炸,不仅使隧道衬砌遭受严重毁损,还会波及地下及附近地表的建筑结构,引起明显的振动甚至局部破坏。本文主要进行了连续梁桥、斜拉桥两种不同类型的桥梁结构在遭受地下隧道内爆炸冲击下的减隔震研究。主要研究工作及成果如下:（1）通过ANSYS/LS-DYNA软件模拟了炸药在隧道内的爆炸过程,得到隧道内壁的超压荷载;利用ANSYS/LS-DYNA软件建立起由隧道、周围土体、地表桥梁结构以及水体组成的相互作用体系的三维数值模型,并建立了适用于爆炸荷载的地基土、混凝土、水体等的本构模型,采用无反射边界条件来模拟半无限地基场。针对连续梁桥、斜拉桥两种不同的桥型,重点考察了板式橡胶支座对桥梁的减隔震作用、水体对桥梁结构响应的影响、板式橡胶支座和粘滞阻尼器共同使用时对桥梁的减隔震作用。（2）板式橡胶支座在遭受地下隧道内爆炸冲击时能够充分利用自身剪切刚度小的特性,增加桥梁结构的延性,延长桥梁的振动周期,有利于桥梁的减隔震。桥下水体的存在能够降低连续梁桥和斜拉桥横桥向的响应,但会使连续梁桥竖向的响应以及桥面板的应力增大;连续梁桥的响应随着水深的增加而增大,即响应在汛期最大,正常水位次之,枯水期最小;桥下水能够减小斜拉桥桥面板单元的应力,但在减小其竖向的响应方面存在一定的离散性,作用不明显。（3）横桥向设置的粘滞阻尼器能够有效地减小连续梁桥和斜拉桥横桥向的响应,也能够降低连续梁桥桥面板部分单元的等效应力,但在减小连续梁桥竖向响应方面作用不明显,横桥向设置粘滞阻尼器对减小斜拉桥结构竖向的响应能起到一定的作用。顺桥向设置的粘滞阻尼器能够降低连续梁桥和斜拉桥结构顺桥向的响应,但效果大小会随着节点位置的不同而有所差异,同时顺桥向的粘滞阻尼器对减小桥梁结构竖向的响应也能起到一定的作用,也能降低桥面板单元的等效应力,减震作用较为显著。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 爆炸事故
• 1.2 桥梁的发展
• 1.3 抗爆防爆领域的研究现状
• 1.4 桥梁减隔震简介以及减隔震技术的发展
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 爆炸动力理论与爆炸荷载的计算
• 2.1 爆炸动力理论
• 2.2 爆炸荷载的计算
• 2.3 本章小结
• 第三章 隧道-土体-桥梁-水体动力计算的基本理论与方法
• 3.1 地基土的弹塑性本构模型
• 3.2 混凝土的损伤模型
• 3.3 流体材料模型
• 3.4 流构耦合
• 3.5 边界条件模拟
• 3.6 桥梁结构的减隔震设计原理
• 3.7 桥梁减隔震装置简介
• 3.8 板式橡胶支座和粘滞阻尼器在LS-DYNA 中的实现
• 3.9 本章小结
• 第四章 连续梁桥遭受地下隧道内爆炸冲击下的减隔震研究
• 4.1 计算模型
• 4.2 板式橡胶支座对连续梁桥的减隔震作用
• 4.3 不同水深对连续梁桥响应的影响
• 4.4 粘滞阻尼器对连续梁桥的减隔震作用
• 4.5 本章小结
• 第五章 斜拉桥遭受地下隧道内爆炸冲击下的减隔震研究
• 5.1 计算模型
• 5.2 板式橡胶支座对斜拉桥的减隔震作用
• 5.3 不同水深对斜拉桥响应的影响
• 5.4 粘滞阻尼器对斜拉桥的减隔震作用
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢