特大洪水对桥梁冲击的力学分析.

本文研究的重点在于以受到洪水冲击的白衣大桥桥墩为背景，建立桥墩的三维空间有限元模型，对其在四种不同荷载工况下的第一主应力、Mises等效应力、墩高方向的位移与全桥变形、前墩墩底的受拉区裂缝进行分析并计算桥墩失去承载能力的临界水流下的裂缝宽度，根据计算分析结果，找出威胁桥墩安全的主要因素，提出关于提高桥墩抵抗洪水冲击的建议与措施。
关键词：洪水，桥墩，有限元，钢筋混凝土
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In this paper, established three-dimensional finite element model for bridge pier by large general-purpose finite element calculation softwareansys. Focus of the stress, the Z-axis displacement, full-bridge deformation and crack width of concrete tensile zone study in different load cases. Calculation and analysis of bridge pier under the flood is mainly divided into three parts: select load, determine the structure of computing model,analysis and calculatestructure. This article describedin detail the loads and load combinations that should be considered in the flood environment,introduceddifferent load calculation methods and formulas; completedsimulation of reinforced concrete whichiscomposed of two different material by reasonable discrete structure way and completeda nonlinear analysis of the structure by delimiting related materials such as stress-strain relations and failure criteria. Mechanical properties analysis was carried out on the pier with different load cases, determined the critical flow velocities of the pier lost carrying capacity,and foundedtheir respective characteristics under different conditions. Finally put forward the recommendations and prevention measures on the pier with outbreaks of flood.
毕业论文
题目特大洪水对桥梁冲击的力学分析
学院（全称）土木建筑学院
专业、年级理论与应用力学
学生姓名吴禹学号08460128
指导教师李晓红
论文评阅人
前言
桥梁是道路跨越河流的主要形式，它起到保障公路运输畅通和排泄洪水的作用。至今桥梁水毁仍是世界各国桥梁破坏最主要的原因，而其水毁形式多样，有的冲毁桥墩、桥台导致上部结构破坏，有的冲断桥头路堤和流堤等调治构造物，中断交通，威胁两岸安全。桥梁墩台是直接修建在河道或海湾之中的，一旦水毁，修复困难，后果也较严重[1]。位于平昌县白衣镇的白衣大桥，在2007年该区域发生的百年一遇的“7.6”大洪灾中，桥墩在建造过程中因受到该洪水的冲击导致垮塌，该事件对社会产生了极大影响，并导致工程停工9个月。这只是一个典型的例子，国内外其他地区发生桥梁水毁的事例不在少数。因而人们对现代桥梁的水毁防治越来越重视，发生水毁的原因与如何避免桥梁结构发生水毁已成为国内外学术界、工程界研究的热点。
特征。
本文比较清晰地书写了相关问题的模型建立、力学分析以及对此提供的建议与措施，为此类桥墩水毁问题的力学分析及防治提供了参考。
摘 要
本文以白衣大桥为背景，以大型通用有限元计算软件Ansys为平台，建立了桥墩的三维空间有限元模型，重点对其在不同荷载工况下的应力、Z轴方向位移、全桥变形、混凝土受拉区裂缝及裂缝宽度进行了研究。本文对洪水作用下的桥墩的分析计算主要分为三个部分：选定荷载、确定结构计算模式和结构分析计算。本文详细描述了洪水环境下应考虑的荷载及荷载组合，介绍了不同荷载的计算方法与公式；通过合理的方式离散化结构，完成了对由钢筋和混凝土这两种性质迥异的材料组合的钢筋混凝土的模拟，并且通过定义相关材料的等效应力-应变关系与破坏准则，完成了对结构的非线性分析；对不同的工况，分别对桥墩进行了力学性能分析并对其结果进行了对比，确定了桥墩失去承载能力的临界水流速度，找到了不同工况下桥墩在失去承载力过程中各自的特征；最后根据桥墩的力学分析结果，提出了关于桥墩水毁的建议及防治措施。
选定荷载、确定结构计算模式和结构分析计算是本文对洪水冲击作用下的桥墩进行分析计算的三个主要部分。在这其中，通过相关资料的阅读，本文将桥墩分为施工状态和成桥状态，第三章分别分析了在这两种状态下应考虑的荷载及荷载组合，介绍了不同荷载的计算方法与公式；第四章，主要采用数值方法对桥墩进行了模型建立与计算求解。在进行有限元分析时，本文通过合理的方式离散化结构，完成了对由钢筋和混凝土这两种性质迥异的材料组合的钢筋混凝土的模拟。其中考虑到本试验要模拟混凝土开裂的情况，本文通过在Ansys中对材料开裂强度、压碎强度及等效应力-应变关系的定义完成了对结构的非线性分析；第五章，文章对不同的工况，分别对桥墩进行了力学性能分析。确定了桥墩失去承载能力的临界水流速度，并对不同的工况下桥墩的力学性能进行了对比，找到了不同荷载组合下桥墩在失去承载力过程中各自的
桥梁的水毁的防治应着眼于预防，避免水毁的发生。对于绝大多数的桥梁这也是可以做到的。要做好对桥梁的水毁防治工作，就先要全面深入的研究水流特别是洪水对桥梁产生的作用影响，这也是本课题的落脚点，通过对洪水冲击桥墩的力学性能分析，充分认识到受冲击的桥墩的受力情况、位移变形、受拉产生的裂缝及进行宽度计算，以此为基础，把握水毁本质，为水毁防治工作提供依据和采取的措施。