货车撞击双柱式RC桥墩的损伤机理与计算方法

为了明确货车撞击双柱式RC桥墩的损伤机理和破坏模式,为桥墩抗撞设计提供计算方法,利用显式动力分析软件LS-DYNA建立货车撞击双柱式RC桥墩的精细化有限元模型,采用框架墩简化质量模型替代整桥模型,引入三脉冲荷载简化模型作为加载机制,并对有限元模型和数值算法的有效性进行验证。对双柱式RC桥墩进行荷载-结构响应分析,考虑货车车型、车重、车速和桥墩尺寸等因素的影响,获取了桥墩在货车撞击下的受损破坏全过程,揭示了从弯曲裂缝产生、弯剪裂缝发展到剪切破坏的详细演进路径。明确了货车撞击双柱式RC桥墩的损伤机理,桥墩动力响应受到应力波传播和惯性作用双重影响,受撞桥墩截面最大剪力和弯矩出现在撞击荷载达到峰值时刻前后。分析了不同工况下桥墩破坏模式和截面内力响应,将双柱式RC桥墩受撞破坏模式分为弯曲破坏、剪切破坏和完全坍塌3种基本类型。提出了货车撞击双柱式RC桥墩动态抗剪承载力计算方法、桥墩截面动态剪力和动态弯矩的计算方法,结果表明:桥墩动态抗剪承载力与混凝土抗拉强度成正比,并与桥墩截面直径平方成正比。受撞桥墩截面内力计算值与有限元仿真值整体拟合度达到95%以上,所提方法可用于双柱式RC桥墩的抗撞击设计计算。