预应力混凝土连续T梁的抗爆性能试验研究

摘要

桥梁作为交通生命线咽喉工程，受到的爆炸威胁日益严重；一旦发生爆炸荷载作用，将造成重大的人员伤亡和财产损失。预应力混凝土连续T梁桥是我国公路工程中应用最广泛的桥型之一，研究其抗爆性能具有重要意义和实用价值。 本文的主要工作如下： （1）采用数值模拟和试验相结合的方法研究了爆炸冲击波在空气中的传播及其与预应力混凝土连续T梁桥的相互作用，分析了爆炸荷载（冲击波超压、冲量）在桥面的分布特点。 （2）设计并制作了2×8m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型，进行了野外爆炸试验，并结合数值模拟的方法，研究了不同爆心位置的桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的动力响应特征、损伤机理及破坏模式。 （3）研究了利用等效单自由度系统对预应力混凝土连续T梁桥在桥面爆炸荷载作用下毁伤破坏进行分析的方法。 本文的主要结论如下： （1）桥面上方爆炸可以认为是自由空气场中爆炸；爆心高度不变的情况下，随着比例距离的减小，桥梁整体受到的爆炸荷载急剧上升；比例距离不变时，随着炸药当量的增大，爆心正下方位置超压峰值不变，但桥面其他位置的超压峰值都显著增大；建立了适用于桥面爆炸荷载模型的超压峰值公式，可供梁桥桥面爆炸设计参考。 （2）跨中桥面上方发生爆炸时，预应力混凝土连续T梁桥桥面破坏形态均表现为桥面板混凝土破碎开洞和桥面板底、腹板、梁底混凝土崩落，属局部冲切破坏；相同药量和爆心高度下，桥面中跨跨中爆炸时中梁底加速度峰值最大，桥面墩顶和跨中铰缝上方爆炸时中梁底加速度峰值相近，桥面边跨跨中爆炸时中梁底加速度峰值最小，即桥面中跨跨中爆炸的情况下，桥梁整体的动力响应最大。 （3）建立的预应力混凝土连续T梁桥数值模型能够较为准确地模拟桥面爆炸荷载作用下梁桥结构的动力响应及其破坏模式；参数影响分析表明：提升混凝土强度、施加预应力、减小宽跨比和箍筋加密布置等能一定程度的提高主梁的抗爆性能。 （4）基于等效SDOF方法和位移准则对预应力混凝土连续T梁桥进行毁伤分析，当遭遇爆炸时，只要确定爆炸的特征点超压峰值和冲量，就可以快速评估梁桥的毁伤程度，可供梁桥的抗爆防护提供依据。

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