落石撞击下双柱式RC梁桥的倒塌破坏分析

针对山区梁桥面临落石撞击的威胁,利用LS-DYNA软件开展了落石撞击下典型双柱式RC梁桥倒塌破坏的精细化数值仿真分析。首先建立了落石撞击下考虑桩-土相互作用和钢筋-混凝土黏结滑移关系的原型梁桥有限元模型;其次基于双柱式RC桥墩水平撞击试验,验证了选取的材料本构、网格尺寸、接触算法及其参数的可靠性;进一步模拟重现了汶川彻底关断桥事故,并分析了落石撞击下梁桥的倒塌过程;最后讨论了落石质量、撞击速度和高度对梁桥动态响应和损伤破坏的影响。结果表明:梁桥的倒塌破坏过程可依次分为被撞墩柱破坏、相邻墩柱破坏和上部结构坠落,其中被撞墩柱破坏是造成梁桥倒塌的主要因素;忽略桩-土相互作用和钢筋-混凝土黏结滑移关系造成墩柱截面响应预测结果偏小,高估梁桥的抗落石撞击性能;落石质量和撞击速度对被撞墩柱动态响应和梁桥整体损伤程度的影响显著,而撞击高度的影响相对较小。