[碩士]空中爆炸沖擊波作用下懸索橋豎向彎曲響應

內容簡介

　　[碩士]空中爆炸沖擊波作用下懸索橋豎向彎曲響應　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：碩士　　學位授予單位：國防科學技術大學　　學位年度：2010　　大跨度懸索橋是千米以上橋梁的主要橋型之一，在陸地交通網(wǎng)中具有重要地位。鑒于大跨度懸索橋所面臨的主要爆炸威脅，本文采用解析法和數(shù)值模擬相結合的方法，研究了裝藥在橋軸線上方爆炸沖擊波作用下懸索橋的豎向彎曲響應，重點分析了結構的瞬態(tài)響應。本文主要工作和創(chuàng)新性成果如下:　　 (1)在現(xiàn)有爆炸沖擊荷載研究成果基礎上，提出和驗證了常規(guī)彈藥在橋軸線上方爆炸作用于橋面的瞬時沖量荷載公式。結果表明:本文提出的瞬時沖量荷載公式可用于爆炸沖擊波作用下的懸索橋豎向彎曲響應分析，與采用AT Blast軟件得到的瞬時沖量加載計算結果相比較，誤差小于10%，且本文公式加載更方便。　　 (2)建立了某大跨度懸索橋豎向彎曲響應分析的二維簡化模型，基于線性撓度理論得到了前6階豎向彎曲振型，并結合模態(tài)疊加法導出了裝藥跨中上空爆炸沖擊波瞬時沖量作用下豎向彎曲振動解析解。與數(shù)值模擬結果比較表明:自振頻率和動撓度均吻合較好，誤差分別小于5.5%和8.5%，但由于解析解未能考慮瞬態(tài)階段，加勁內力的解析解比數(shù)值模擬小很多。因此，瞬時沖量作用下的懸索橋豎向彎曲響應研究應采用數(shù)值模擬進行計算?！　? (3)采用ANSYS軟件進行數(shù)值模擬，研究了對稱和非對稱瞬時沖量作用下懸索橋的豎向彎曲響應過程和機理.研究表明:爆炸瞬時沖量作用下懸索橋的豎向彎曲響應存在非穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩階段，非穩(wěn)態(tài)階段相聯(lián)構件間相互作用強烈，各構件內力變化幅值大;穩(wěn)態(tài)階段構件間的相互作用減弱，構件內力圍繞恒載值上下小范圍波動:各構件的最大內力均發(fā)生在非穩(wěn)態(tài)階段。　　 (4)通過大量數(shù)值模擬，研究了裝藥水平位置、裝藥量和爆高對結構內力的影響。研究表明:裝藥水平位置變化對加勁梁和吊桿最大內力影響很大，但對主索拉力影響不明顯;裝藥量和爆高的變化對加勁梁和吊桿最大內力影響較大，尤以跨端爆炸時加勁梁內力變化最明顯，但對主索最大拉力影響也不明顯;加勁梁的最不利荷載位置在跨端，吊桿的最不利荷載位置在跨中。

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