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摘要
为降低桥梁上部结构在超高车辆撞击下的损伤程度，提出一种水泥基复合材料(ECC)板-薄壁钢管组合防护装置，该防护装置分为3个模块：扩散模块、吸能模块、固定模块。扩散模块由ECC板和钢筋网组成，直接承受超高车辆的撞击，吸能模块由薄壁钢管和填充聚氨酯泡沫组成，通过自身变形储存车辆撞击能量；固定模块由钢板组成，由钢板实现防护装置与主梁之间的可靠连接。建立防护装置精细化有限元模型，建模过程中重点考虑混凝土、ECC材料的弹塑性损伤以及防护装置与桥梁之间的非线性接触关系，采用显式动力分析软件Ls-Dyna对其防撞性能进行深入分析，同时对防护装置的参数敏感性进行探讨。以标准双轴卡车撞击预应力混凝土空心板桥上部结构为研究对象，以车辆速度80 km/h、车辆质量25 t以及碰撞超高250 mm为典型代表工况，分析防护装置的防撞性能。研究结果表明：在超高车辆撞击下，预应力混凝土空心板桥主要发生混凝土剥落、普通钢筋断裂等局部型损伤；组合防撞装置中ECC板可以有效扩散碰撞荷载，避免桥梁发生损伤；钢管内填充聚氨酯泡沫和增加ECC板厚可以减小防护装置变形，钢管高度增大可以增加防护装置吸能效果；从工程应用角度出发，应从防撞装置吸能和其自身抗冲击能力2个方面综合确定组合防撞结构设计参数，保证其防护效果。
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单位公路学院; 长安大学; 中检西部检测有限公司
