【摘 要】
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近年来,我国船舶运输呈现飞速增长的趋势,随之而来的船舶撞击桥墩的事故也越发频繁,加之重大碰撞事故又多涉及桥墩致使桥梁倒塌,因此针对船舶撞击桥墩的频发性和严重性,选用一种吸能好、力学性能优异的防撞材料来保护桥墩是很有必要的,而闭孔泡沫铝就是这样一种优良的吸能缓冲材料,目前已经在航空航天、轨道交通、汽车等领域已有较多的应用,但有关闭孔泡沫铝应用于桥墩防撞领域的研究目前在国内鲜有报道。本文通过选用闭孔泡
【基金项目】
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广东省普通高校省级重大科研项目(2014KZDXM064); 广东省教育厅学科专项资金资助项目(2013KJCX0188);
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近年来,我国船舶运输呈现飞速增长的趋势,随之而来的船舶撞击桥墩的事故也越发频繁,加之重大碰撞事故又多涉及桥墩致使桥梁倒塌,因此针对船舶撞击桥墩的频发性和严重性,选用一种吸能好、力学性能优异的防撞材料来保护桥墩是很有必要的,而闭孔泡沫铝就是这样一种优良的吸能缓冲材料,目前已经在航空航天、轨道交通、汽车等领域已有较多的应用,但有关闭孔泡沫铝应用于桥墩防撞领域的研究目前在国内鲜有报道。本文通过选用闭孔泡沫铝作为桥墩的防护材料,采用落锤水平冲击试验系统对闭孔泡沫铝防护的桥墩进行不同工况的累积撞击试验。研究闭孔泡沫铝防护材料对桥墩冲击性能的影响,为闭孔泡沫铝用于桥墩防护装置中的可靠性分析提供有价值的参考。主要研究工作如下:1、首先对闭孔泡沫铝进行了力学压缩试验,研究了闭孔泡沫铝厚度、密度改变对其弹性模量、屈服平台应力、致密应变等力学性能参数的影响,分析了闭孔泡沫铝的吸能特性,得到了闭孔泡沫铝吸能能量等参数。2、其后考虑闭孔泡沫铝的力学特性,依据研究目的,设计制作了12根钢筋混凝土桥墩试件进行了闭孔泡沫铝防护下的水平冲击试验。3、研究了闭孔泡沫铝应力变化对桥墩冲击性能的影响,研究发现闭孔泡沫铝处于屈服平台阶段能够降低桥墩冲击力的60%以上,但闭孔泡沫铝处于致密化阶段时加大了桥墩的冲击响应。4、开展了闭孔泡沫铝厚度工况改变下的桥墩水平冲击试验,结果表明闭孔泡沫铝处于屈服平台阶段时,其厚度的适当增加能够有效控制桥墩的冲击响应,但在冲击能量一定的工况下,过厚的闭孔泡沫铝不仅会加大桥墩的冲击响应,还可能造成桥墩试件破坏模式由弯曲破坏转变为弯剪破坏。5、进行了闭孔泡沫铝密度工况改变下的桥墩水平冲击试验,结果表明当冲击能量较小时,其密度提高加大了桥墩的冲击响应;在冲击能量一定的工况下,致密化与高屈服平台应力的闭孔泡沫铝加大了桥墩的冲击响应,且密度过高的闭孔泡沫铝会造成桥墩破坏模式由弯曲破坏转变为弯剪破坏。6、对比研究了闭孔泡沫铝厚度、密度两种工况改变对桥墩冲击性能的影响,发现在相同能量的冲击作用下,闭孔泡沫铝吸能能量接近改变其厚度与密度,密度工况改变对桥墩的冲击响应影响较大。
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