爆破拆除曲線梁橋連續倒塌過程分析

一、工程背景

1.       幾何尺寸

2.       跨度4*20m;曲率半徑50米;箱梁寬8.9米;梁高1.4米,支座處設置橫隔梁,長度為1.5米;墩高10米,與地面固結,選取3.4.5.6.7號墩4跨

爆破拆除曲線梁橋連續倒塌過程分析的圖1爆破拆除曲線梁橋連續倒塌過程分析的圖2

爆破拆除曲線梁橋連續倒塌過程分析的圖3爆破拆除曲線梁橋連續倒塌過程分析的圖4

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曲線箱梁截面(單位:mm)

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支座處橫梁(順橋向長度為1.5mm)

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 橋墩立面圖(3700那段曲線的曲率半徑為7900)

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  橋墩側面圖

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橋墩平面圖

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 支座

球形支座,支座寬度:橫橋向600,順橋600,厚度110

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支座采用彈簧單元combine165模擬支座,利用彈簧單元的剛度模擬支座的水平剪切剛度,剛度參考以下取值:(此橋梁支座的承載力為5000KN)

3.單元選取 材料模型

可采用多尺度建模(也要看梁的損傷情況,選擇合適的單元類型,塑性區域要用實體單元,墩采用實體單元,地面設置為剛體),網格劃分:

橋墩采用C35,面積配筋率為1.2%,用BRITTLE DAMAGE模型,以下數據可參考,需調試。主梁為C40,該材料模型可以根據塑性應變定義材料失效,采用 Cowper-Symbols 模型考慮材料的應變率效應。模擬混凝土的壓碎采用*MAT_ADD_ EROSION 關鍵字設置混凝土的失效主應變,經過查閱相關文獻,定義失效主應變為0.4即當混凝土單元的主應大于該值時刪除該單元。

研究方法以及想要的效果

拆除構件設計是將結構中的初始失效構件進行移除,分析余下結構在原有荷載作用下通過內力重分布的方式發展至新的穩定平衡狀態或發生連續性倒塌。若結構發生連續性倒塌,可采取增強剩余結構的承載力或者延性的方法防止連續倒塌,這樣的處理方式實質上是為了給結構提供備用的荷載傳遞途徑,所以拆除構件法通常又被稱為“備用荷載路徑法”。其中,移除失效構件是指其不參與后續計算,并未對相鄰構件間的連接造成影響。

步驟:

1)建立有限元模型

2)施加靜力荷載(重力荷載,可變荷載:橋面均布荷載10.5KN/m,跨中集中荷載為240KN),隱式分析,進行靜力分析達到靜力平衡,得到靜力響應結果(這個結果是要保留的)

3)通過 read disp 和動力松弛引入結構進行隱式分析后所達到的靜力平衡狀態,瞬間拆除失效構件(4號墩),(用生死單元法)失效時間要小于1階豎向自振周期的1/10

4)進行隱式轉顯式動力分析,直至結構發生倒塌,得到動力響應結果,如:失效柱頂點位移圖,其他橋墩和梁的位移時程曲線,發生落梁對橋墩發生撞擊的撞擊力時程曲線,以及塑性鉸分布、倒塌破壞圖等。

有限元模型圖:

支座形式:

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整體有限元網格模型圖:

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有限元模擬動畫效果:

bridge_crash.gif

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