车桥碰撞冲击谱研究

针对非线性有限单元法研究车桥碰撞的动力时程响应所存在的耗时费力,适用面不广泛等缺点,参照地震动反应谱的概念提出车桥碰撞冲击谱的计算方法,通过建立7种"车辆-刚性墙"碰撞系统有限元模型并对其关键字文件进行求解,得到63条撞击力时程曲线,采用谱分析的方法求解出撞击力时程作用下单自由度体系的位移放大系数,分析得出车辆在不同速度下的放大系数与结构周期之间的统计规律,通过数学方法对周期-位移放大系数曲线进行拟合,得出车桥碰撞冲击谱的数学表达式。并提出了有使用意义的车桥碰撞冲击谱的使用方法及应用建议。

多参数车桥碰撞动力响应分析

桥梁纵坡、碰撞力水平偏角、碰撞力水平偏心是车桥碰撞的主要几何参数,研究不同车速条件下,上述参数对车桥碰撞动力响应的影响。基于车辆简化模型,采用ANSYS和LS-DYNA软件,建立车桥碰撞三维仿真动力有限元模型,以方形墩为例,分析车桥碰撞几何参数在设计时速为40 Km/h、60 Km/h、80 Km/h时对桥墩的顺桥向撞击力的影响。分析表明,顺桥向撞击力峰值随碰撞速度的增加而增加。就同一碰撞速度而言,随着桥梁纵坡的增大,顺桥向碰撞力最大值呈现下降趋势。随着碰撞力水平偏角增加,顺桥向碰撞力峰值呈现下降趋势。当碰撞力水平偏心距小于0.8 m时,顺桥向碰撞力峰值随着碰撞力水平偏心的增加呈增大趋势。当撞击偏心距为0.8 m时,顺桥向碰撞力峰值达到最大值。当偏心距大于0.8 m时,顺桥向碰撞力峰值随偏心距增大呈减小趋势。该研究指出了不同车速条件下车桥碰撞几何参数与顺桥向碰撞力峰值的变化关系规律,可为桥梁防撞决策和防撞设计提供理论依据。

基于神经网络方法的车桥冲击力预测

探究车桥碰撞问题中各类因素对冲击力峰值的影响对于保障人们生命财产安全具有重要意义。首先采用有限元方法对钢筋混凝土桥柱在车辆碰撞作用下的动力响应进行了数值仿真,通过改变车辆速度、车辆质量和碰撞角度等影响参数得到多种工况下的车桥碰撞冲击力峰值;接着将仿真结果输入BP神经网络和Elman神经网络两种神经网络算法进行训练,将训练后的神经网络模型预测结果与仿真检验样本进行对比,验证了两种神经网络方法的准确性和适用性。训练得到的神经网络仅需输入待定的车辆参数便可得到较为准确的冲击力峰值,为车桥碰撞后的结果走向提供了一种预知方法。

重型车辆撞击桥墩的碰撞力峰值参数分析

车辆撞击桥墩的碰撞力受很多因素影响,现行桥梁规范中仅以恒定的静力进行设计,不能正确反映碰撞过程的动力效应以及桥墩与车辆的耦合作用影响,难以满足现代交通和基础设施高速发展的需求.为了考察桥梁结构参数对碰撞力峰值的影响及不同参数间相对重要性,在有限元软件LS-DYNA平台上,建立了车桥碰撞精细化数值模型,对桥梁下部结构遭受重型车辆碰撞过程进行数值仿真,分析了桥墩高度、混凝土抗压强度等级、箍筋间距、纵筋和箍筋的屈服强度、纵筋和箍筋配率等结构参数对碰撞力峰值的影响规律.

车桥撞击动力学分析模型

针对频发的车桥撞击事故,采用落锤冲击试验装置,进行了钢筋混凝土圆形桥墩模型在静力及侧向撞击荷载下的力学性能试验,建立了车桥撞击动力学分析模型。试验结果表明:桥墩撞击荷载下破坏模式与撞击力及材料动态性能相关;基于达朗贝尔原理建立的车桥一维碰撞的单自由度、双自由度模型求解撞击力与试验值基本吻合,峰值及平均值误差分别为-15.4%和14.5%。

汽车碰撞桥墩撞击力计算

针对频发的车桥撞击事故,依据钢筋混凝土圆形桥墩落锤冲击试验装置,建立车桥撞击动力学分析模型;基于达朗贝尔原理建立的车桥一维碰撞的单自由度、双自由度模型求解撞击力;分析结果表明:计算结果与试验值基本吻合,峰值及平均值误差分别为-15.4%和14.5%。为桥梁防撞设计提供参考。

车辆与钢管混凝土桥墩碰撞的数值模拟

为进一步探讨车桥碰撞过程的影响因素,寻找更为合理高效的有限元数值模拟方法,参考某实际桥梁工程,建立车桥碰撞的整车整桥计算模型,运用非线性动力分析软件LS-DYNA进行数值模拟分析。采用单一变量法,选择质量为20t的车辆以60km/h的速度分别从0°、30°、60°、90°四个角度撞击桥墩,分析碰撞过程中桥墩的应力变化规律、能量转化、墩顶位移以及碰撞力,并将计算结果与国内外相关文献进行对比。

基于HJC模型的车辆-桥墩碰撞响应分析

为探讨HJC模型在车辆-桥墩碰撞分析中的适用性和动力响应,应用大型有限元程序LS-DYNA,明确了HJC模型中关键参数的取值,建立了落锤冲击数值模型并与试验验证;在此基础上进一步构建了车辆-桥墩碰撞分析模型,校验了碰撞过程系统能量转换,探讨了车速、车重和撞击位置对钢筋混凝土桥墩撞击力与墩顶位移的影响。结果表明:HJC模型能较好的模拟落锤冲击作用下钢筋混凝土梁的动力响应;撞击力峰值和墩顶位移峰值随撞击速度和撞击质量的增加而增大,随撞击偏心距的增加而逐渐削弱;撞击速度的提升将加快峰值响应的出现,而撞击质量的增大将延缓峰值响应的出现,当车速超过100 km/h时,撞击力和墩顶位移时程曲线将出现两个显著的峰值,应考虑车厢的二次撞击响应。

重型车辆撞击桥梁下部结构的碰撞力持时和峰值的主要影响因素

桥梁规范中以恒定的静力作为车辆的撞击力,这种简单的规定已经不能满足现代交通和基础设施的高速发展。为了考察重型车辆碰撞桥梁下部结构的碰撞力持时和峰值的主要影响因素,在LS-DYNA平台上,采用经验证的车桥碰撞精细化有限元模型,对桥梁下部结构遭受重型车辆碰撞的全过程进行了数值模拟,分析了桥墩高度、车辆重量和速度等参数的变化对碰撞力持时和峰值的影响,参数研究结果为综合考虑不同参数作用的碰撞力设计方法提供了重要依据。

深桩基钢管混凝土桥墩与汽车碰撞数值分析

本文基于车桥接触碰撞瞬态动力学,研究了考虑桩土作用条件下车辆与桥墩的撞击问题,运用LS-DYNA对碰撞过程进行仿真模拟,分析总结不同车辆质量因素对车辆与桥墩碰撞过程的影响.选择以50km/h的车速,对质量为10t、15t、20t、25t四种车辆质量的工况进行碰撞仿真计算,分析碰撞过程中桥墩的能量转化、墩顶位移、碰撞区域位移以及碰撞力等时程变化情况,并将计算结果与国内外相关文献进行对比。

车辆撞击混凝土桥墩撞击力公式拟合

采用LS-DYNA建立中型卡车撞击桥墩模型,得到20组工况下的撞击力时程曲线,据此计算出全局平均等效撞击力。采用Levenberg-Marquardt算法对全局平均等效撞击力进行撞击力公式拟合,将拟合公式和现有规范进行对比,提出合理建议。

车辆撞击桥墩及防撞措施研究

近些年来,我国经济发展尤为快速,基础设施的建设也在日益加快,公路以及城市道路中的跨线桥数量在快速增加,随之而来的车辆撞击桥梁事故也在增多。车辆撞击桥梁分为两种情况,一是车辆由于超高直接撞击到桥梁的上部结构,二是由于操作的失误导致车辆撞击到桥墩。无论是以上哪种情况的发生,都有可能造成人员伤亡以及桥梁不同程度的损坏,对生命和财产安全带来威胁。文章以某跨线桥为实例,选用两种不同质量的车辆,运用仿真软件对车辆撞击桥墩进行模拟分析,探讨车桥碰撞的机理以及响应过程,验证两种防撞措施的有效性。文章对于车辆撞击桥墩、防撞措施的研究,具有一定的参考价值。

桥梁上部结构的撞击响应及损伤研究

随着社会经济的快速发展,交通运输事业日益繁忙,道路网中各类型跨线桥的投入使用缓解了部分交通压力。但是,由于早期建成的桥梁净空不足或驾驶人员误判等原因,致使超高车辆撞击桥梁上部结构事故屡见不鲜。撞桥事故一旦发生,将严重的影响桥梁的安全状态和使用性能,甚至会造成桥梁的垮塌和严重的人员伤亡。因此,研究撞击导致的桥梁损伤具有重要的现实意义和应用价值。本文以某铁路专用线上的受撞桥梁为研究背景,通过有限元软件ABAQUS主要分析了撞击作用下钢筋混凝土桥梁上部结构的动力响应和车辆、桥梁方面的影响因素。

城市桥梁下部结构抗重型车辆撞击的数值仿真分析

为研究城市道路桥梁结构在重型车辆撞击下的抗撞性能,建立了车桥碰撞的精细化有限元模型.桥梁模型具有两跨上部结构和双柱墩支撑的下部结构,上部结构采用梁和壳单元,下部结构采用实体单元模型.同时构建了具有不同吨位和长度的重型车辆模型.通过考察碰撞过程的能量平衡曲线以及与碰撞事故后的桥墩破坏形式的对比,验证了车桥碰撞有限元模型的合理性.计算给出了不同吨位车辆的碰撞力时变曲线,讨论了碰撞力作用位置和幅值的变化规律,探讨了车桥碰撞中桥梁损伤等级的划分.模拟结果表明,车速不变情况下,碰撞力峰值随车重增加而增加,重车碰撞力峰值发生的时刻有后延的趋势、碰撞力作用中心也以车辆前部首次接触区域为主,而车身较短的重车有可能出现后部车厢对桥墩的二次碰撞.

LRB隔震桥梁遭受超高车辆撞击时的响应分析

采用线性弹簧碰撞单元,用ANSYS有限元软件建立了超高车辆-桥梁的碰撞模型,对LRB隔震桥梁受到超高车辆正向撞击时的整体响应进行了非线性时程分析。结果表明,车桥碰撞时能产生较大撞击力;铅芯橡胶支座在超高车辆撞击桥梁时能消耗撞击能量,可有效地减小碰撞力向桥墩传播,起到"隔震"作用;影响撞击响应的主要因素是碰撞刚度、超高车辆的质量和速度。最后,为了便于工程设计提出了超高车辆-桥梁碰撞力的计算公式。

基于车厢变形推算撞击作用的研究

基于痕迹学理论,研究超高车辆撞击桥梁上部结构后车厢的变形特征,提出了基于车厢变形快速计算车桥撞击作用的方法.采用ANSYS/LS-DYNA软件建立车桥碰撞仿真模型,分析了不同车重、车速的超高车辆与桥梁撞击效应,揭示了车辆撞击作用与车厢变形受车速、车重影响的规律.由实测的车厢变形、车辆质量推算出撞击时的车速,计算了该车辆对某桥梁的撞击效应.考虑车厢变形特征的超高车辆撞击桥梁效应仿真分析结果可为桥梁的损伤评估、维修加固提供依据.

车撞混凝土桥墩精细化建模方法

车桥碰撞属于典型的非线性动力过程,采用理论方法通常难以求解。有限元方法(Finite element method,FEM)是研究车桥碰撞问题的重要工具,但其前处理过程涉及参数及算法众多,实际操作极其繁杂。为提升研究者建模效率,同时提高模型计算精度,提出一种精细化建模方法,该方法操作步骤为:1)以实际工程为背景,建立完整车辆-桥梁碰撞模型,并进行验证;2)进行网格敏感性分析,选择合适网格尺寸,取得计算效率与精度的平衡;3)对重力荷载进行初始加载,避免桥墩产生P-delta效应。研究结果表明:该精细化建模方法能较好地还原真实事故情况,并且碰撞过程满足能量守恒定律,沙漏能仅为总能量的2.3%;网格尺寸为35 mm和50 mm时桥墩的损伤情况、碰撞力和最大位移均比较接近,100 mm网格桥墩产生的碰撞力和最大位移偏大;ANSYS/LS-DYNA软件默认加载方式下的桥墩轴力呈现幅度较大的波动,最大轴力比预期轴力高75%,采取的重力初始化方法能够在一定程度上消除ANSYS/LS-DYNA软件的固有弊端,避免P-delta效应。该精细化建模方法能有效实现车桥碰撞模拟,并且能够取得良好的精度,可为未来的研究者提供建模思路,提升建模效率。

车辆撞击下桥墩动力响应与撞击荷载研究

为研究城市桥墩抗撞性能,采用LS-DYNA有限元软件建立精细化车辆-桥墩碰撞模型,分析桥墩动力响应与撞击荷载。该模型考虑了应变率效应对钢筋与混凝土非线性材料力学性能的影响。基于40个车-桥碰撞工况,研究了撞击速度、撞击质量对撞击荷载和桥墩变形的影响,分析了撞击能量和桥墩破坏模式之间的关系。根据40个撞击荷载样本,提出撞击荷载经验公式与半正弦荷载时程曲线,用来计算撞击荷载峰值与反应时撞击荷载时程。将撞击荷载峰值分别与3种等效静力荷载和《公路桥涵设计通用规范》荷载限值进行对比。结果表明:规范中撞击荷载限值偏于不保守;采用等效静力荷载作为撞击荷载对城市桥墩进行抗撞评估偏于不安全。

考虑桩土作用的桥墩车撞动力响应分析

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。

基于LS-DYNA的重型车辆撞击方形桥墩数值模拟分析

为研究不同时速下的重型卡车与桥墩发生碰撞时的动力响应规律,使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行非线性动力分析。考虑上部结构对碰撞过程的影响,用质量块模拟上部结构。以东风天龙重卡车为原型,建立有限元模型。选择质量为30,40,50 t车辆分别以时速50,80,110 km/h模拟碰撞过程,得出撞击速度、撞击质量对桥墩位移和碰撞力的影响规律。分析能量随时间的变化规律,验证碰撞模型的合理性。将碰撞力峰值与相关文献,与现行规范做对比,结果表明现行防撞设计规范难以满足实际工程中桥梁防撞的要求。