清华大学硕士学位论文

题目：超高车辆-桥梁上部结构碰撞试验研究

姓名：何水涛
指导教师：陆新征
2011年5月20日

摘要：近些年，交通立体化已然成为城市交通系统的发展趋势。各种跨线桥、立交桥对城市交通系统的正常运行起着关键作用。而超高车辆撞击桥梁上部结构的事故亦发生的愈来愈频繁，对城市交通运行和桥梁上部结构构成了严重威胁。在北京大约一半的桥梁上部结构曾遭受过超高车辆的撞击，由此造成损坏的桥梁占各类损坏桥梁的五分之一以上。因此，展开超高车辆撞击桥梁上部结构的试验研究具有很重要的意义。
本文基于已有的相关理论的研究及船桥碰撞试验方面的研究，对超高车辆撞击桥梁上部结构及其保护设施、多尺度模型在碰撞模拟方面的应用等进行了研究，主要成果包括：
(1) 对钢箱梁桥进行了缩尺试验，并对撞击过程进行了有限元模拟，得出了钢箱梁桥在超高车辆的撞击下的破坏模式及相应的防护策略；
(2) 对钢板梁桥进行了缩尺试验，并对撞击过程进行了有限元模拟，得出了钢板梁桥在超高车辆的撞击下的破坏模式及相应的防护策略；
(3) 对钢筋混凝土T梁桥进行了缩尺试验，并对撞击过程进行了有限元模拟，得出了钢筋混凝土T梁梁桥在超高车辆的撞击下的破坏模式及相应的防护策略；
(4) 对FRP梁桥进行了缩尺试验，得出了FRP梁桥在超高车辆的撞击下的破坏模型及相应的防护策略；
(5) 设计了薄壁方钢管撞击保护设施，进行了罐体车撞击装有保护设施的钢箱梁桥上部结构的缩尺试验，并对撞击过程进行了有限元模拟，通过对比可知保护设施效果显著。
(6) 针对某钢筋混凝土箱梁桥，分别建立精细化有限元模型及多尺度有限元模型，对同一撞击过程进行模拟，并进行结果对比，多尺度模型在保证计算精度的情况下，大大提高了计算效率。

关键词：超高车辆；桥梁上部结构；撞击；试验研究；保护设施