近年來,纖維增強復合材料(FRP)已經在橋梁工程中獲得了逐步推廣和應用,尤其是在人行天橋的設計和建設中。但是,超高車輛撞擊城市橋梁上部結構的事故頻繁發生,嚴重威脅城市交通的正常運行。為確保FRP結構能更廣泛地應用于城市橋梁中,提高其作為上部結構的抗撞能力,需要深入研究超高車輛FRP結構碰撞機理。本文基于碰撞試驗,對典型的超高車輛—橋梁上部結構碰撞進行了模擬,確定了此類梁的撞擊破壞過程,位移響應,作用方式和損壞機理。分析結果將用于有限元分析和驗證中,從而改進FRP上部結構應對此類沖擊荷載時的結構響應。
近年來,FRP以其高強、輕質、耐腐蝕等優點,成為土木工程的一種新型結構材料。除了應用FRP片材加固修補結構工程外,FRP結構和FRP組合結構的應用也日益受到工程界的重視。從上世紀70年代開始,FRP材料就開始在橋梁工程中嘗試應用。近年來,FRP材料的種類和生產手段迅速發展,產品形式不斷更新,使得FRP材料及結構在橋梁工程中應用的形式也更加多樣,如FRP人行橋梁、FRP預應力筋、FRP橋面板等。由于FRP輕質高強的優點,在橋梁工程中已顯現出廣闊的應用前景。
然而,FRP材料在未來橋梁工程的探索中同樣需要考慮傳統材料所面對的問題。其中,超高車輛撞擊下橋梁上部結構的損壞就是需要考察的項目之一。隨著城市立體交通的發展,由于駕駛人員素質不高,加上監管力度不到位,超高車輛與立交橋梁的碰撞事故屢見不鮮。超高車輛撞擊橋梁上部結構嚴重威脅城市交通的正常運行。僅以北京為例,50%的橋梁上部結構曾遭超高車輛撞擊,由此損壞的橋梁占已損壞橋梁總數的20%以上。為減少超高車輛撞擊橋梁上部結構造成的損失,除了采取加強交通管理這類“軟手段”,改進橋梁設計,提高橋梁上部結構抗撞能力這類“硬手段”也必不可少。
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