钢筋混凝土桥梁爆破拆除数值模拟研究

摘要

随着当代交通的飞速发展和桥梁保有量的增加,越来越多的桥梁因为各种原因需要被拆除或者拆除重建,爆破拆除技术因其快捷、高效的特点在桥梁工程领域得到了较为普遍的应用。由于桥梁结构所处地理环境复杂、结构形式多样、技术要求存在差异等情况的存在,导致爆破拆除失败的现象时有发生,并且造成了重大的伤亡事故和巨大的经济损失。因而通过数值模拟优化爆破拆除设计方案、预演爆破拆除过程就显得尤为重要。
　　钢筋混凝土结构是桥梁的主要结构形式,本文探讨了钢筋混凝土结构实现模拟倒塌的过程和机理。在ANSYS/LS-DYAN环境下,对钢筋混凝土结构爆破拆除数值模拟的实现过程进行研究,确定了单元、材料、接触方式、切口的控制以及时间步长等参数;并建立了筋混凝土桥墩和钢筋混凝土简支板梁桥的分离式共节点模型,分别考虑钢筋和混凝土在桥梁结构倒塌过程中的作用,通过对其采取一定的预处理和微差措施,再现了桥梁结构的倒塌过程,较为真实地体现了钢筋和混凝土两种材料的力学性能差异,实现了桥梁爆破拆除过程的连续仿真模拟。
　　通过上述研究可以知道,分离式共节点模型可以在钢筋混凝土桥梁爆破拆除数值模拟中加以应用,并能为今后同类桥梁的爆破拆除提供一定的理论指导。

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第一章 绪论

1.1论文的研究背景及意义

1.2爆破拆除技术在桥梁结构中的应用

1.3钢筋混凝土结构爆破拆除数值模拟的国内外发展状况

1.4本文的主要研究内容和方法

第二章 桥梁结构爆破拆除的基本理论

2.1桥梁结构的爆破拆除

2.2爆破拆除的力学模型

2.3爆破切口的设计

2.4结构定向倒塌运动的受力分析

2.5结构前冲的受力分析

2.6本章小结

第三章 爆破拆除数值模拟方法

3.1爆破拆除数值模拟方法

3.2常用爆破数值模拟软件

3.3 ANSYS/LS-DYNA的模拟状况

3.4 ANSYS/LS-DYNA建模及求解过程

3.5后处理

3.6本章小结

第四章 钢筋混凝土结构的爆破拆除数值模拟

4.1有限元分析

4.2钢筋和混凝土材料的本构关系

4.3钢筋混凝土爆破拆除有限元模型的建立

4.4分离式共节点钢筋混凝土模型建模

4.5钢筋混凝土实体桥墩爆破拆除的数值模拟

4.6本章小结

第五章 钢筋混凝土简支梁桥的爆破拆除数值模拟

5.1钢筋混凝土简支梁桥的特点

5.2数值模拟

5.3模拟结果分析

5.4本章小结

结论与展望

1结 论

2展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢