车辆撞击下桥墩动力响应研究

作者：李飞; 邓锷; 杨阳; 刘义康

来源：铁道科学与工程学报, 2021, 1-10.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20210964

• 车桥碰撞
• 损伤模式
• 动力响应
• 桥梁安全

桥梁结构遭遇车辆撞击时很可能导致严重的桥梁倒塌和人员伤亡事故，并且带来恶劣的社会影响。为深入理解桥墩发生损伤机理，从而更好地指导桥墩的抗冲击设计。以一座三跨简支高速公路桥梁为工程依据，基于LS-DYNA动力有限元软件建立了高精度车桥碰撞模型，分析并讨论了桥墩受车辆撞击时的剪力、轴力、弯矩等动力响应。主要结论如下：（1）碰撞力时程曲线出现两个比较明显的峰值，分别由于引擎、货物与桥墩发生碰撞引起，货物比引擎碰撞引起的碰撞力小17.7%。这是因为当货物与桥墩发生撞击时车辆动能已经大幅度减小，从而引起较小的碰撞力。（2）桥墩主要损伤特征包括墩底冲切损伤、墩顶剪切损伤以及桥墩背面受拉损伤，而盖梁、承台等非被撞区域均不出现明显的损伤。（3）桥墩剪力弯矩剧呈现出剧烈的波动状态，且剪力和弯矩峰值均出现在墩底位置，二者组合引起墩底发生严重的弯剪损伤。（4）轴力沿桥墩高度方向呈凹槽状分布，墩顶和墩底轴力最大，中间截面的轴力相对较小。桥墩的瞬时轴力会达到正常运营轴力的2倍以上，严重威胁桥梁安全。

• 单位
  土木工程学院; 陇东学院; 中南大学