考虑桩土作用的桥墩车撞动力响应分析

• 作者: 岳凯乐 吉喆 张世蒙 王贵春
• 来源期刊: 铁道科学与工程学报
• 学科: 交通运输
• 关键词: 车桥碰撞 桩土作用 动力响应 损伤分析
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 桥梁隧道与结构|Bridge,Tunnel and Structure
• 页码范围: 161-170
• 页数: 10页
• 分类号: U446
• 语种: 中文
• DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20210073

摘要

桥墩受车辆撞击,可能发生强烈的动力响应,甚至产生破坏,对桥梁结构及行车安全造成很大威胁.为了更精确地分析桥墩受车辆撞击的动力响应,为桥梁防撞设计提供理论依据,比较分析是否考虑桩土作用所得计算结果的差异,从而探究考虑桩土作用对计算结果的影响.以郑州四环线某桥为背景,通过LS-DYNA软件基于有限域土体法、等效嵌固法、等效弹簧法建立桩土作用模型并建立墩底固结模型,分析桥墩受车辆撞击的动力响应及损伤特征.在分析中,选用福特F800(8 t)轻型货车作为碰撞车辆,设置3种车辆行驶速度为初始碰撞速度,并假设车辆沿横桥向正面撞击桥墩.计算结果显示:应用墩底固结模型和桩土模型计算桥墩受车辆撞击的动力响应,由前者得到的撞击力和横桥向墩顶位移偏小,而撞击力持时偏大;采用3倍、5倍和8倍桩径法所得横桥向墩顶位移依次增大,但撞击力峰值依次减小;由3倍桩径法、弹簧法和有限域法所得横桥向墩顶位移差异不大,由后两者与8倍桩径法所得撞击力峰值的差异较小.研究结果表明:考虑桩土作用与否对分析结果有明显影响,撞击力峰值主要是在车辆发动机与桥墩碰撞时产生;桩基边界约束条件对计算的撞击力峰值影响显著,在等效嵌固法中增大桥墩刚度会使墩顶位移减小,而墩底固结模型使墩顶位移最小;采用各桩土模型,其损伤机理与损伤部位相似,即桥墩受撞击部位主要发生冲剪破坏;桥梁各构件的连接处也往往会出现较大应力,是易损部位.