摘要：针对锈蚀劣化的公路钢筋混凝土（RC）桥梁面临的车辆撞击桥墩的威胁，利用LS-DYNA软件开展了锈蚀RC桥墩抗车撞动力响应的高保真有限元仿真分析。根据文献中锈蚀RC梁的落锤冲击试验，对锈蚀RC梁的冲击响应进行了模型验证，确保了材料本构、锈蚀算法和接触算法的可靠性。建立了锈蚀RC桥墩有限元模型与车辆模型，分析了锈蚀RC桥墩的抗车撞损伤模式与动力响应。建立了锈蚀RC桥墩车撞等效单自由度模型，并与有限元模型结果进行了比较。讨论了车辆速度、发动机质量和货物质量对锈蚀RC桥墩抗车撞响应的影响。量化了全寿命周期内锈蚀RC桥墩车撞性能退化的程度。结果表明：锈蚀RC桥墩的损伤包括弯曲损伤、剪切损伤、由车辆撞击造成的混凝土脱落，以及由锈蚀导致的混凝土脱落。在这些损伤中，局部混凝土脱落是主要的损伤类型。RC桥墩的锈蚀会导致车撞响应中第三峰值冲击力降低，桥墩侧向位移增大。相较于有限元模型，等效单自由度模型计算得到的锈蚀桥墩位移响应偏高。在车辆撞击速度较高时，锈蚀RC桥墩的动态响应更为显著。另外，增大发动机和货物的重量会加重锈蚀RC桥墩的整体损伤， 货物撞击后锈蚀引起的车撞响应退化更显著。当桥墩服役时间达到95年时，120 km/h车速下的锈蚀桥墩比未锈蚀桥墩柱中位移增加了约1.72倍。
文章目录
1 数值仿真模型与验证
1.1 落锤冲击试验
1.2 有限元模型
1.2.1 材料与接触算法
1.2.2 锈蚀退化的模拟
1.3 模型验证
2 锈蚀RC桥墩与车辆模型
2.1 桥墩构造与锈蚀
2.2 车辆模型
3 锈蚀RC桥墩车撞响应
3.1 损伤模式
3.2 冲击力与位移时程
3.3 等效单自由度模型
4 参数分析
4.1 车辆速度的影响
4.2 发动机质量的影响
4.3 货物质量的影响
5 全寿命周期车撞性能退化
6 结论
