高陡边坡下高桥墩受落石冲击动力响应分析.pdf

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1、铁道建筑2015年第6期RailwayEngineering3l文章编号：1003．1995(2015)06．0031．03高陡边坡下高桥墩受落石冲击动力响应分析文登国，秦阳，肖清华，刘建国(1．中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川成都610081；2．西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)摘要：震区高陡边坡下的桥墩在施工中容易出现落石冲击现象，极易对桥墩结构安全造成严重损害。本文针对施工期间高桥墩的力学特性，提出了高桥墩施工期间的悬臂梁模型，利用ANSYS／LS．DYNA软件模拟了边坡落石在桥墩施工期间对桥墩的冲击效应，对桥墩的冲击部位和桥墩底部的应力状态及塑性变形进行了分

2、析。冲击部位的塑性变形为1．467cm，且影响范围贯穿墩壁。采用悬臂梁模型相对于两端固定梁模型，计算出的桥墩底部第一主应力要高出66．7％，因而，有必要在高桥墩施工期间采取预防措施，防止桥墩出现局部的结构破坏和耐久性损失。关键词：高桥墩落石冲击应变应力高陡边坡中图分类号：U443．22文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2015．06．09在大量修建交通基础设施的过程中，由于对线路动力冲击作用下的非线性动力学方程，并进一步求出的平顺性以及展线比的要求逐渐提高，新建的高速公了与时间相关的动力学控制方程，利用该方程求得了路桥隧比都非常大。根据设计文件，麻昭高速

3、(麻柳冲击荷载作用下的高桥墩临界荷载、位移响应曲线以湾到昭通)的桥隧比占到了线路总里程的80％，因而及临界荷载的各种影响因素。但是该研究的简支梁假线路上常出现桥隧相连的情况。麻昭高速在老营盘一设方法与高桥墩的实际约束情况存在较大差异，是基带因为隧道修建于山体中上部(该处山体从山脚到山础理论性研究。李礼在罗松楠的研究基础上，进一顶高达400多ITI)，按照设计文件需要修建一座高达步减少假设，研究了一端固定，一端简支的混凝土高桥102m的连续梁桥(从桥墩底部到路面)。该桥墩设计墩在三角形以及矩形荷载冲击下的非线性动力屈服问高度达到了90m，属于高桥墩。由于该桥墩处于较陡题，并采用双线性本构模型进

4、行了数值计算，得到了位边坡上(坡度为40。一50。)，如图1所示。在施工期间移响应曲线以及临界冲击荷载，对混凝土高桥墩进行极易出现山体落石冲击情况，存在极大的安全隐患。了塑性稳定性分析。樊文才等根据欧洲规范推荐需要对落石冲击的不良影响作出合理的评估，并据此的经验公式，并考虑了材料动态强度以及局部削弱效采取必要的安全措施。应，对桥墩撞击事故中的圆形桥墩的正截面极限承载能力计算公式进行了推导。采用了试验方法，通过对比分析，得出了所推导公式的准确性，给出了动态冲击作用下材料应变率的建议值。裴向军等采用非连续介质法，对强震区的桥墩附近山体危岩的破坏模式以及危岩对桥墩冲击效果进行了分析，发现在崩落岩体

5、的冲击和挤压作用下，系梁和桥墩顶部的永久位移最大，并且据此给出了桥墩边坡危岩的防治方案。另外还有许多学者都从各种角度研究了结构的冲击图1桥墩及边坡现场实况问题-。上述对冲击荷载作用下桥墩的动力响应、变形规关于桥墩冲击方面，许多学者都从各种角度做了律以及材料应变率等方面的研究对保证桥墩的安全具大量的研究工作。罗松南等⋯将高桥墩简化为简支有重要意义。但是，上述研究成果又只限于对桥墩运梁，在考虑剪切变形和大位移的影响下，建立了高桥墩营期间的安全评价，没有涉及到施工期间的高桥墩对收稿日期：2014-11．05；修回日期：2015—03．18冲击荷载的位移时程响应、应力分布规律以及安全性作者简介：文登

6、国(1972一)，男，四川成都人，高级工程师。评价。32铁道建筑软件Rockfall确定落石的运动轨迹，进而计算出落石1地质概况接触到桥墩时的初速度。根据Rockfall软件的计算结桥墩底部高程为1290m，坡顶高程1636m，高差果以及现场勘察实际情况，确定出落石冲击部位为桥为346m，斜坡平均坡度为46。。坡面临近桥墩处表层墩20m高程处，落石以水平20m／s，竖向15m／s的速为第四系崩坡积物，厚度0～12m，陡坡上部存在多组度冲击桥墩。计算时间为0．5s，LS—DYNA软件一共结构面切割及风化形成的危岩。在桥墩基础施工期间求解了102步。分析过程主要考虑桥墩应力、桥墩变已经有部分垮落

7、，该危险岩体节理发育，呈块状碎裂结形及冲击局部的塑性变形情况。构。边坡的顺层岩体走向150。，倾向为60。，倾角46。。3．1桥墩受冲击部位局部变形及受力分析坡体的纵剖面图如图2所示。通过LS—DYNA的后处理工具，将整个计算过程中的所有信息进行提取。根据计算结果，桥墩在受冲击部位的局部最大主应力和最小主应力分别达到了㈣枷跏Ⅲ21．1MPa和一10．3MPa，混凝土双线性塑性本构模型中的屈服应力13MPa，说