| 基于Hertz理论的落石撞击桥墩冲击力计算公式及参数研究 |
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| 引用本文： | 钟汉清,吕梁,辜友平,赵雷.基于Hertz理论的落石撞击桥墩冲击力计算公式及参数研究[J].中外公路,2020(1):113-119. |
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| 作者姓名： | 钟汉清 吕梁 辜友平 赵雷 |
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| 作者单位： | 西南交通大学土木工程学院 |
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| 基金项目： | 国家科技支撑计划项目(编号:2009BAJ28B01);四川省交通运输厅科研项目(编号:川交勘设-2011-035)。 |
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| 摘 要： | 落石撞击棚洞的冲击力公式已较为成熟,但落石撞击桥墩的冲击力公式研究较少。基于Hertz弹性碰撞理论和Thornton弹塑性假设,通过速度恢复系数引入落石反弹计算项,建立了落石撞击桥墩的力学计算模型,推导了落石撞击桥墩的弹性和弹塑性冲击力表达式,并讨论了落石的冲击速度、冲击角度及半径对冲击力的影响;建立落石-桥墩有限元模型,将数值模拟得到的弹性与弹塑性冲击力与理论值进行对比。结果表明:落石弹性冲击力结果偏大,考虑材料弹塑性的冲击力表达式更符合工程实际。实例结果显示弹塑性冲击力仅为Hertz弹性冲击力的21.58%;落石冲击力随着冲击速度和半径的增大而递增,随着冲击角度的增加而递减;在进行桥墩防撞设计时,应充分调研落石等效半径的分布情况,可在碰撞区铺设一定厚度的低强度混凝土;用弹塑性冲击力理论公式进行设防时,建议引入落石弹塑性冲击力折减系数,其值可取0.6~0.8。
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| 关 键 词： | 桥梁工程 落石 桥墩 Hertz弹性理论 Thornton弹塑性理论 冲击力 |
Research on Calculation Formula and the Parametric Study on Impact Force of Rockfall Hiting Against Piers Based on Hertz Theory |
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