本文關鍵詞：洪水漂浮物沖擊作用下橋梁結(jié)構(gòu)動力響應研究

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【摘要】：一直以來洪水以及海嘯等水災害對已經(jīng)建成的道路、橋梁、碼頭等基礎設施及近岸結(jié)構(gòu)物經(jīng)常造成嚴重破壞,人們一直關注如何減輕或者避免這些自然災害帶來的影響。橋梁是在交通體系中具有咽喉作用的關鍵環(huán)節(jié),分布在廣大農(nóng)村公路上的中小跨徑公路橋梁占據(jù)了一半數(shù)量,它們對所在地區(qū)的日常生活和經(jīng)濟發(fā)展起著更加重要的作用,卻很少被關注。在研究水災引起的工程破壞時還應該認識到在水體夾帶的大量漂浮物會對橋梁有巨大的沖擊作用。礙于實驗條件的限制,目前在漂浮物撞擊方面的研究并不多見。計算機技術的發(fā)展使得有限元仿真在工程問題研究中越來越成為行之有效的方法。本文針對村鎮(zhèn)中小型橋梁,研究了洪水引起的漂浮物對橋梁的沖擊問題。主要研究內(nèi)容如下:(1)總結(jié)歸納了水毀災害及其帶來的漂浮物對橋梁結(jié)構(gòu)的影響。闡述了已有的碰撞理論和研究方法,對比了現(xiàn)有規(guī)范中給出的經(jīng)驗公式。對使用有限元軟件進行建模時的關鍵技術和主要參數(shù)設置進行了闡述。(2)采用顯式動力有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA對T型梁橋模型進行整體式建模。選取圓木與小船作為典型漂浮物,建立碰撞系統(tǒng)模型。設置多種工況對系統(tǒng)的動力響應進行數(shù)值計算與分析。從能量角度分析碰撞過程中的能量變化時程,對漂浮物撞擊橋梁時的能量轉(zhuǎn)化與傳遞進行了分析。分析不同工況下得到的碰撞力時程曲線,對碰撞力峰值和漂浮物質(zhì)量、速度之間的關系進行了探。(3)通過對計算結(jié)果的后處理,分析了橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應過程及特點、橋梁結(jié)構(gòu)遭受撞擊作用后的應力發(fā)展與傳遞,以及橋梁各部位的位移變化情況。分析了多種工況下的結(jié)構(gòu)動力響應,研究了橋梁結(jié)構(gòu)動力響應與各因素之間的影響規(guī)律。
【關鍵詞】：漂浮物 T型梁橋 碰撞力 動力響應 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 研究課題來源10-11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.3.1 水毀橋梁研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 海嘯波浪及其漂浮物作用研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.3 船舶撞擊橋梁作用研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.4 其它相關研究以及現(xiàn)有研究的不足17-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 碰撞機理與有限元模型19-39
• 2.1 引言19
• 2.2 碰撞機理研究19-28
• 2.2.1 現(xiàn)有碰撞理論19-22
• 2.2.2 碰撞力計算方法與經(jīng)驗公式22-27
• 2.2.3 碰撞中的附加質(zhì)量問題27-28
• 2.3 非線性有限元模型關鍵技術28-36
• 2.3.1 有限元軟件ANSYS/LS-DYNA29-30
• 2.3.2 單元類型與材料本構(gòu)的選取30-33
• 2.3.3 接觸分析33-34
• 2.3.4 沙漏能與時間步長控制34-36
• 2.4 碰撞系統(tǒng)有限元模型36-38
• 2.4.1 橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型36-37
• 2.4.2 漂浮物有限元模型37-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第3章 漂浮物作用下橋梁碰撞仿真分析39-52
• 3.0 引言39
• 3.1 橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)分析39-41
• 3.2 碰撞時程分析41-46
• 3.2.1 能量變化41-44
• 3.2.2 碰撞力時程44-46
• 3.3 碰撞力影響因素46-50
• 3.3.1 漂浮物質(zhì)量與碰撞力關系46-48
• 3.3.2 漂浮物速度與碰撞力關系48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第4章 漂浮物作用下橋梁結(jié)構(gòu)響應分析52-68
• 4.1 引言52
• 4.2 結(jié)構(gòu)應力響應52-60
• 4.2.1 圓木撞擊上部結(jié)構(gòu)52-54
• 4.2.2 圓木撞擊橋墩54-56
• 4.2.3 應力分析56-60
• 4.3 結(jié)構(gòu)位移響應60-67
• 4.3.1 圓木撞擊上部結(jié)構(gòu)60-62
• 4.3.2 圓木撞擊橋墩62-64
• 4.3.3 位移分析64-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻70-75
• 致謝75

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