基于Hertz理论的落石撞击桥墩冲击力计算公式及参数研究

• 作者: 吕梁 赵雷 辜友平 钟汉清
• 来源期刊: 中外公路
• 关键词: 桥梁工程 落石 桥墩 Hertz弹性理论 Thornton弹塑性理论 冲击力
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 桥梁工程与隧道工程
• 页码范围: 113-119
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2020.01.023

摘要

落石撞击棚洞的冲击力公式已较为成熟,但落石撞击桥墩的冲击力公式研究较少.基于Hertz弹性碰撞理论和Thornton弹塑性假设,通过速度恢复系数引入落石反弹计算项,建立了落石撞击桥墩的力学计算模型,推导了落石撞击桥墩的弹性和弹塑性冲击力表达式,并讨论了落石的冲击速度、冲击角度及半径对冲击力的影响;建立落石-桥墩有限元模型,将数值模拟得到的弹性与弹塑性冲击力与理论值进行对比.结果 表明:落石弹性冲击力结果偏大,考虑材料弹塑性的冲击力表达式更符合工程实际.实例结果显示弹塑性冲击力仅为Hertz弹性冲击力的21.58％;落石冲击力随着冲击速度和半径的增大而递增,随着冲击角度的增加而递减;在进行桥墩防撞设计时,应充分调研落石等效半径的分布情况,可在碰撞区铺设一定厚度的低强度混凝土;用弹塑性冲击力理论公式进行设防时,建议引入落石弹塑性冲击力折减系数,其值可取0.6～0.8.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	赵雷		104	1127	17.0	27.0
2	吕梁		10	24	3.0	4.0
3	钟汉清		4	3	1.0	1.0
4	辜友平		3	1	1.0	1.0