撞击作用下某输煤栈桥结构反应及数值分析-西安建筑科技大学学报.PDF

第 46 卷 第 6 期 西安建筑科技大学学报（自然科学版） Vol. 46 No.6 2014 年 12 月 J.Xian Univ. of Arch. Tech. (Natural Science Edition) Dec. 2014 撞击作用下某输煤栈桥结构反应及数值分析 张振涛 （中国建筑东北设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110006 ） 摘要：为分析栈桥结构的抗撞能力，研究了在车辆撞击作用下栈桥的结构反应及破坏机理．基于工程事故调查结果，对某 火电厂输煤栈桥被车辆撞击的反应进行了数值模拟，分析了蜂窝梁和牛腿在车辆撞击作用下的破坏模式、应力及位移响 应．计算结果表明：在撞击荷载作用下，蜂窝梁在支座及撞击部位应力最大；牛腿混凝土处于拉扭复合受力状态．分析结 果可为车辆与栈桥碰撞问题提供参考． 关键词: 输煤栈桥； 蜂窝梁；牛腿；碰撞 中图分类号：TU366；TU311.1 文献标志码：A 文章编号：1006-7930(2014)06-0827-06 电力系统作为一座城市的生命线工程，其对整座城市的生活和生产有着重要作用．煤炭运输是电力系 统组成的重要部分，输煤栈桥连接原煤仓和锅炉仓，在整个发电程序中起着输送煤炭的作用，一旦发生破 坏将导致整个发电系统的瘫痪[1] ．由于输煤栈桥在使用过程中，难免会发生各种各样的车辆碰撞破坏或者 损伤，使得输煤栈桥的安全度降低甚至丧失，因此科学评价车辆对输煤栈桥的破坏是一个重要的有应用价 值的课题[2-3] ． 国外针对车辆撞击桥梁的问题已经开展了一系列试验和理论分析，也初步形成了设计和加固方法 [4-6] ．然而这些研究还没有形成体系,尤其是考虑到中外车辆有所差别，国外的规范对中国工程实际也不能 完全适用．因此，有必要根据中国的实际的情况，更加深入研究车辆和栈桥的碰撞机理．现采用 ABAQUS 有限元分析工具，结合某火电厂输煤栈桥被车辆撞击的实际案例,对栈桥结构在车辆撞击作用下的破坏模式 进行探讨 ． 1 工程概况 某电厂 4 号输煤栈桥长 94.95 m ，宽 7.2 m ，坡度 14.4°．栈桥沿南北方向（长度方向）共七跨，沿东 西方向（宽度方向）一跨．栈桥柱采用现浇钢筋混凝土柱， Y4 ～Y5 跨的主梁采用蜂窝状钢梁，次梁采 12 12 用工字形钢梁，板采用压型钢板与混凝土组合板，主梁 通过预埋件与柱螺栓连接，次梁与主梁采用高强螺栓连 接，压型钢板直接搭在次梁上．栈桥的立面局部布置如 图 1 所示． 栈桥 Y4 、 Y5 跨度为 16 m ，蜂窝钢梁型号为 12 12 WH1050 mm×400 mm×18 mm×28 mm ，Y4 轴线对应的 12 钢筋混凝土柱柱顶标高为 29.616 m ，Y5 轴线对应的钢 12 筋混凝土柱柱顶标高为 34.027 m ，柱的截面尺寸均为 500 mm×600 mm ，每侧牛腿截面尺寸均为 250 mm×600 mm ， 同一轴线的两柱在柱顶采用截面为 300 mm×600 mm 的 图 1 栈桥立面局部布置图 连续梁进行连接．蜂窝钢梁以及牛腿的截面尺寸及配筋 Fig.1 The local chart of elevation 尺寸如图 2 所示． 进入现场时，栈桥 Y4 ～Y5 跨西侧蜂窝钢梁受撞击后变形严重（图 3a），Y4 柱西面、东面混凝土破 12 12 12 碎（图 3b、图 3c），Y5 轴线对应柱顶牛腿的混凝土破损较轻，个别部位混凝土起皮破裂,柱子西面混凝土 12 被压碎（图 3d），在栏杆基础梁上侧及外侧混凝土出