钢筋混凝土立交桥战时受力特性研究

论文题目: 钢筋混凝土立交桥战时受力特性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 桥梁与隧道工程

作者: 李宏辉

导师: 强士中

关键词: 立交桥,损伤,抢修,钢筋混凝土,爆炸,冲击,非线性有限元

文献来源: 西南交通大学

发表年度: 2005

论文摘要: 对立交桥进行战时受力特性研究，是制订新的、与国防要求相关的技术政策的需要，是现代化条件下高技术战争的需要。它对于提高交通基本建设的经济、军事效益具有双重作用。随着科学技术的发展，外军高技术兵器大量涌现并用于实战，给交通设施安全带来了严重威胁；我军武器装备向综合化、大型化和机械化的方向发展，对军事运输提出了更高的要求；我国交通基本建设大量应用高新技术，对军事交通产生了深刻的影响。这些变化，迫切要求制订新的、相关的技术政策和标准，需要对一系列相关的技术政策进行全面、深刻、系统的研究，而制订新的技术政策和标准的前提就是要系统地分析和论证在现代高技术战争的条件下，外军高技术兵器对交通设施的破坏程度和我国交通设施对重型武器装备运输的适应性。对立交桥进行战时受力特性的研究，是对交通设施进行全面研究的一项重要内容。本文正是在这种背景下，对立交桥的战时受力特性进行了研究。限于目前的研究水平，作者提出了两分开的研究思路；将爆炸与冲击荷载分开；将损伤和损伤后的评估分开。在可行性研究阶段，以数值仿真为主。论文共分五章。第1章对爆炸冲击动力学的研究现状及我国立交桥的主要技术特征进行了总结；第2章以张量为工具，给出了有关的非线性动力分析有限元列式；第3章对钢筋混凝土板在冲击荷载作用下的受力特性进行了详尽的分析；第4章给出了钢筋混凝土立交桥在爆炸和冲击荷载作用下的破坏形态；第5章对损伤后立交桥的受力特性进行了进一步评估，提出了立交桥损伤程度界定的标准，并且根据不同的损伤程度，提出了相应的原则性抢修意见。研究结果表明，在不考虑同一部位遭受重复打击的情况下，桥梁的损伤程度仍是有限的，实施战时抢修仍是可能的。因而有必要针对战时保障的具体实施，对桥梁工程的防护和抢修措施进行深入研究。

论文目录:

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 研究立交桥战时受力特性的意义

1.2 我国立交桥的主要技术特征

1.3 战时荷载的主要特点及外军相关武器的主要技术特征

1.4 课题的性质、难点及其研究现状

1.5 研究思路及本论文所做的工作

1.6 小结

第2章爆炸冲击动力学有限元分析概要

2.1 基本约定

2.2 连续介质力学的基本概念

2.2.1 运动及其度量

2.2.2 变形及应变度量

2.2.3 应力度量

2.2.4 应力张量的客观率

2.3 更新的Lagrange有限元列式

2.3.1 控制方程及其虚功率原理

2.3.2 更新的Lagrange有限元列式

2.4 冲击—接触算法

2.4.1 接触条件

2.4.2 接触问题的控制方程和虚功率原理

2.4.3 接触算法的有限元离散

2.5 混凝土材料的本构关系

2.5.1 率无关材料的各向异性脆性损伤模型

2.5.2 应变率相关材料的本构积分算法

2.5.3 与混凝土材料相关的几个问题

2.6 小结

第3章钢筋混凝土板在冲击荷载作用下的受力特性分析

3.1 冲击荷载的波动效应

3.2 钢筋混凝土板在冲击荷载作用下的受力特性

3.2.1 钢筋混凝土板和弹体的几何尺寸

3.2.2 材料模型及主要参数

3.2.3 模型概况

3.2.4 计算结果

3.3 对有关的几组参数的讨论

3.3.1 冲击速度的影响

3.3.2 入射角度的影响

3.3.3 弹头形状的影响

3.4 小结

第4章钢筋混凝土立交桥战时受力特性分析

4.1 桥例的选取及其有限元模型的建立

4.1.1 桥例简介

4.1.2 有限元模型简介

4.1.3 材料模型及主要参数

4.2 弹体的选取及其主要技术参数

4.3 匝道桥在冲击荷载作用下的受力特性分析

4.3.1导弹冲击中跨跨中时桥梁的损伤状况

4.3.2 导弹冲击2号墩顶部时桥梁的损伤状况

4.3.3 导弹冲击桥墩时的损伤状况

4.4 匝道桥在爆炸荷载作用下的受力特性分析

4.4.1 爆轰波理论的发展与爆轰物的状态方程

4.4.2 爆炸荷载的有限元分析方法及炸药的有关参数

4.4.3 爆炸荷载作用在中跨跨中时的损伤状况

4.4.4 爆炸荷载作用在2号墩顶时的损伤状况

4.4.5 爆炸荷载作用在桥墩上时的损伤状况

4.5 异型块在爆炸、冲击荷载作用下的受力特性分析

4.5.1 异型块在冲击荷载作用下的损伤状况

4.5.2 异型块在爆炸荷载作用下的损伤状况

4.6 非接触爆炸的有限元分析——流固耦合

4.6.1 ALE算法的特点

4.6.2 ALE连续介质力学及其有限元列式概要

4.6.3 非接触爆炸的有限元分析结果

4.7 小结

第5章战时桥梁损伤评估及抢修对策

5.1 战时桥梁损伤评估及抢修的特点

5.2 损伤后的桥梁受力特性评估

5.2.1立交桥损伤后的一般性评估

5.2.2 立交桥损伤后的特殊性评估

5.3 损伤程度的界定及初步抢修对策

5.4小结

结论

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的第一作者论文及完成的科研项目

发布时间: 2006-08-02

参考文献

[1].大跨度桥梁风致抖振疲劳研究[D]. 杨咏漪.西南交通大学2008
[2].中国高速铁路深软土地基和伊拉克公路超固结软土地基中的桥梁桩基沉降特性研究[D]. Hussein Yousif Aziz.西南交通大学2013
[3].驾驶行为险态辨识理论与方法[D]. 郭孜政.西南交通大学2009
[4].大跨度PC连续刚构桥挠曲开裂因素研究[D]. 文武松.西南交通大学2009
[5].风—列车—线路—桥梁系统耦合振动研究[D]. 刘德军.西南交通大学2010
[6].常规武器作用下斜拉桥结构的动力行为分析及损伤评估研究[D]. 张巍.西南交通大学2007
[7].组合梁斜拉桥静力稳定性研究[D]. 雷宇.西南交通大学2009
[8].大跨度联塔分幅斜拉桥结构行为与联塔结构模型试验研究[D]. 刘兆丰.西南交通大学2009
[9].随机车辆路径问题研究[D]. 谢秉磊.西南交通大学2003
[10].城市交通与居住地选择之间关系[D]. 张邻.西南交通大学2011

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