汽车对人行天桥桥墩撞击的动力响应分析及安全防护措施研究

摘要

随着我国交通事业的快速发展，人行天桥等跨线结构物的修建成为缓解交通压力的重要途径。目前汽车撞击人行天桥桥墩事故屡屡发生，如何保护桥墩安全免受车辆直接撞击是人行天桥修建时所要解决的问题之一。迄今为止，我国在车辆撞击桥墩和桥墩安全防护措施方面的研究成果较少。本文以此为重点来开展研究。
　　 采用LS-DYNA有限元软件建立车辆—桥墩碰撞有限元模型，对比分析不同质量的车辆以不同速度和不同角度撞击桥墩时的动力响应。分析结果表明，桥墩的动力响应与车辆的速度、车辆的质量呈线性相关;车辆的撞击角度对桥墩的动力响应有很大影响，正面撞击时桥墩受撞击点应力和墩顶速度较其他角度大，侧面撞击时桥墩局部破坏很大，墩顶位移较正面撞击时大。
　　 采用LS-DYNA有限元软件建立车辆—刚性护栏碰撞有限元模型，通过增加护栏的高度、厚度和提高混凝土强度等级来加强刚性护栏的防撞性能，经过计算分析，分别提出了能够有效抵抗35t和55t车辆撞击的刚性护栏截面尺寸。
　　 对汽车撞击半刚性护栏进行了计算机模拟，分析了波型钢半刚性护栏的防撞性能。分析结果表明，半刚性护栏抵抗不了小型车辆(5t)的撞击，防撞效果较差，抗冲击能力弱，受碰撞后变形很大，不适合作为天桥桥墩的防护结构。
　　 通过对比分析刚性护栏和半刚性护栏的防撞性能，最终推荐刚性护栏作为人行天桥桥墩的安全防护结构，并给出了刚性护栏适合的结构尺寸和混凝土强度等级。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内外车辆撞击桥墩的研究现状

1．2．2 国内外高速公路护栏防撞性能的研究现状

1．3 本论文主要研究内容

1．4 技术路线

第二章 汽车与桥墩撞击的有限元模型

2．1 计算理论

2．2 有限元模型

2．3 桥墩在不同速度的车辆撞击下的动力响应

2．3．1 撞击历程

2．3．2 撞击点等效应力

2．3．3 墩顶位移

2．3．4 墩顶速度

2．4 桥墩在不同质量的车辆撞击下的动力响应

2．4．1 撞击历程

2．4．2 撞击点等效应力

2．4．3 墩顶位移

2．4．4 墩顶速度

2．5 车辆以不同角度撞击桥墩时的动力响应

2．5．1 撞击历程

2．5．2 撞击点等效应力

2．5．3 墩顶位移

2．5．4 墩顶速度

2．6 正交模拟设计

2．7 本章小结

第三章 汽车与桥墩防护结构碰撞的有限元模拟

3．1 刚性护栏的有限元模型

3．2 不同质量车辆与刚性护栏碰擅的有限元分析

3．2．1 撞击历程

3．2．2 护栏结构的完整性

3．3 刚性护栏的正交模拟设计

3．4 不同厚度的刚性护栏与车辆碰撞的有限元分析

3．4．1 撞击历程

3．4．2 护栏结构的完整性

3．5 不同强度的刚性护栏与车辆碰撞的有限元分析

3．5．1 撞击历程

3．5．2 护栏结构的完整性

3．6 半刚性护栏的有限元模拟

3．7 本章小结

第四章 桥墩安全防护结构的优选

4．1 能够抵抗55t车辆撞击的刚性护栏动态变形量分析

4．2 能够抵抗35t车辆撞击的刚性护栏动态变形量分析

4．3 桥墩安全防护结构的优选

4．4 本章小结

第五章 结论及展望

5．1 主要结论

5．2 有待进一步研究的问题

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及参与的纵向、横向科研项目

致谢