PDF《爆炸冲击作用下预制节段拼装桥墩的 动态响应与损伤分析* 》

5 所示,柱中最大位移量为 30.3?mm, 与实验测试结果 29.3?mm 相差 3.4%.破坏状态如图

6 所示.破坏状态在迎爆面略偏大,在背爆面出现 轻微裂缝,破坏状态与实验结果基本一致.这说明本数值模拟是可靠的.

3 结果分析及讨论 3.1 节段长细比的影响 对于不同高度的节段拼装桥墩,节段长细比 λ(节段高度与其直径的比值)是影响节段拼装桥墩抗震 破坏的重要因素.故本文中考虑爆炸冲击作用下节段长细比对节段拼装桥墩动态响应及损伤的影响. 对比工况 1~4 的模拟结果,各墩身底面位移时程曲线如图

7 所示.可以看出,在桥墩直径相同的 情况下,随着节段长细比的减小,桥墩底面的位移逐渐减小.爆炸冲击结束时,桥墩整体位移曲线如图

8 所示.当1≤λ≤2 时,随着节段高度减小,对应的节段间最大相对位移减小,分别为 2.

07、1.

52、0.58?mm. 桥墩整体及局部破坏如图

9 所示,当节段长细比 λ=6 时,墩身中出现剪切裂缝,表现为剪切破坏;

当λ≤

2 时,墩身主要表现为节段间的相对位移及迎爆面的局部破坏.当λ=2 变为 λ=1 时,局部破坏的面积减 少;

当λ=1 时,底部节段上方接缝混凝土发生破坏,主要是底部节段的微小转角导致接缝混凝土的受压 破坏和空气超压导致混凝土受压破坏.墩身由相对位移产生的耗能及底部节段相对位移产生耗能的占 比如图

10 所示,长细比越小,节段越多,由相对位移产生的耗能越多.值得注意的是,当λ由1增加到 1.5 的过程中,相对位移产生的耗能并没有显著提升. ? 图?5????柱中位置位移时程 Fig.?5????History?of?displacement?in?the?middle?of?the?column ? 图?6????试件 U2B 的破坏状态 Fig.?6????Damage?of?specimen?U2B ? 图?7????墩底位移时程曲线 Fig.?7????Time?history?of?displacement?in?pier?bottom ? 图?8????不同长细比桥墩的最终位移 Fig.?8????Final?displacement?of?piers?with?different?slender?ratio ????第?39?卷爆??????炸??????与??????冲??????击第?3?期???? 035104-4 对比工况

3、

5、6,节段长度不变,节段直径 分别为

40、

50、60?cm,桥墩的整体位移曲线见图 8(b).墩身破坏主要是节段间的相对位移及变 形.当λ=1.875 时,墩身最大侧移为 13.1?mm.当λ=1.25 时,墩身最大侧移为 5.7?mm.说明当节段 高度不变时,增加墩身直径、减小节段长细比可 以提升预制节段拼装桥墩的抗爆性能. 综合分析工况 1~6:一方面,节段直径不变 时,节段长细比减小使墩身由剪切破坏变为节段 间相对位移;

另一方面,节段高度不变时,节段长 细比减小能有效减小墩身的整体位移.说明减小 节段长细比可以提升预制节段拼装桥墩的抗爆 性能. 3.2 初始预应力水平的影响 在预应力无粘结节段拼装桥墩中,初始预应力一般取初始轴压比的 10%.本文中进一步考虑了不 同初始预应力水平对爆炸冲击的影响.在模拟中,对λ=1.5(4 节段)和λ=1(6 节段)两种桥墩分别施加 5%、10%、15% 的初始预应力. 距离 52?kg?TNT 炸药中心 2?m,距离桥墩底部 0.2?m(迎爆面中心)的位移-时间曲线见图 11.可以看 出,随着初始预应力的增加,桥墩的侧移明显减 小.对比工况

3、

7、8 可知,4 节段桥墩在 5%、10%、 15% 初始预应力下的位移分别为 5.

5、4.

4、3.4?mm, 10%、15% 初始预应力下的桥墩位移相比 5% 初始 预应力水平侧移减小了 20%、22.7%;

对比工况

4、