超高车辆-预应力混凝土箱梁桥碰撞荷载分析及撞后承载力评估

作     者：邹育麟 邹品德 申鹏 张景峰 ZOU Yu-lin;ZOU Pin-de;SHEN Peng;ZHANG Jing-feng

作者机构：四川沿江攀宁高速公路有限公司四川攀枝花617112 四川路桥桥梁工程有限责任公司四川成都610017 四川省交通建设集团股份有限公司四川成都610041 长安大学公路学院陕西西安710064 

出 版 物：《公路交通科技》 (Journal of Highway and Transportation Research and Development)

年 卷 期：2022年第39卷第3期

页      面：91-99,132页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51808048) 四川省交通运输科技项目(2018-ZL-04)。 

主　　题：桥梁工程 碰撞荷载 数值模拟 承载力评估 超高车辆 预应力混凝土箱梁桥 

摘      要：为研究超高车辆-预应力混凝土箱梁桥碰撞荷载及撞后结构的承载性能劣化规律,建立了精细的超高车辆撞击预应力箱梁桥有限元模型,并验证了数值计算模型的准确性和可靠性。分别考虑车辆速度、载重量、超高高度、车厢刚度、撞击角度以及混凝土强度等6个因素,采用显式动力分析软件LS-DYNA进行不同参数下(18个工况)超高车辆-桥梁上部结构碰撞分析。结果表明:碰撞力时程曲线可以简化为突变阶段、振荡阶段以及衰减阶段3个不同阶段;碰撞过程中的冲量主要受碰撞力峰值、碰撞力均值和均值力持时影响,不同计算参数对简化碰撞力关键指标的影响有较大差异;碰撞过程中,车辆动能主要转化为车辆的塑性变形应变能;不同撞击工况下,被撞梁的竖向极限承载力下降水平都在18%以内;当预应力钢束撞断失效退出工作情况下,主梁的工作性能会受到严重影响,被撞侧底板及腹板钢束同时失效时,结构的竖向极限承载力下降程度达到54%。因此,需要对预应力钢筋的设计和防护予以重视。研究结果可以为建立简化碰撞力计算模型提供依据,并为桥梁防撞设计提供参考。