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爆炸冲击荷载作用下桥梁结构的动态响应分析的中期报告
摘要：
本文以爆炸冲击荷载作用下的桥梁结构为研究对象，通过有限元分析软件ANSYS对桥梁结构的动态响应进行了模拟分析。分析内容包括：爆炸荷载的特点，桥梁结构的建模与网格划分，荷载作用下的动态响应分析等。通过分析发现，爆炸荷载会造成底部结构的剪切变形和上部结构的弯曲变形，同时桥梁结构还会受到震动荷载的影响导致动态响应。本文的研究也为灾害情况下桥梁结构的防护提供了有益的参考依据。
关键词：
爆炸荷载；动态响应；有限元分析；桥梁结构；震动荷载
一、引言
随着城市化的进一步推进和人们生活水平的提高，桥梁建设已成为现代城市基础建设中不可或缺的一部分。但随着生产、生活等活动的增加和安全隐患的存在，桥梁结构的安全问题也引起了人们的关注。因此，研究桥梁结构在特殊情况下的动态响应及其对结构安全的影响，具有现实意义和重要价值。
爆炸冲击荷载是灾害情况下桥梁结构受到的较为严重的外部冲击力，对桥梁结构的影响和损害是不可忽视的。因此，本文选取爆炸冲击荷载作为研究对象，通过有限元分析软件ANSYS对桥梁结构的动态响应进行模拟分析，为灾害情况下桥梁结构的防护提供有益的参考。
二、爆炸荷载的特点
爆炸荷载是由于火药、炸药等爆炸物质在短时间内释放出的海量气体形成的气压波和气流，它具有以下几个特点：
1.爆炸荷载的作用时间极短，一般在几毫秒至几十毫秒之间，作用时间短暂但能量极大。
2.爆炸荷载对结构造成的冲击波能够引起结构的变形、破坏和震动，甚至能够引起崩塌，破坏范围较广。
3.爆炸荷载所产生的压力载荷是从内部向外传播的，具有高度的非线性和非稳态特征。
三、桥梁结构的建模与网格划分
本文选取一座简化的桥梁结构作为研究对象，其结构类型为梁-板结构，由梁柱、主梁、侧梁、主梁下挂板和铺装面等部分组成，共计16个节点，27个单元。
在建模过程中，首先需要进行结构的建模，将桥梁结构用有限元单元划分为小块，然后通过合理的网格划分，使得结构的网格数目适当，刻画桥梁结构的死负载、活荷载和爆炸荷载等载荷作用下的动态响应。
在本文研究中，采用ANSYS软件中的SOLID45单元代表混凝土材料；BEAM188单元代表钢筋混凝土梁柱材料。在对桥梁结构进行网格划分时，将梁柱单元采用十字型的加肋剖分方式，铺装面单元采用正六边形密网剖分方式，整个模型中共划分为1485个单元。
四、荷载作用下的动态响应分析
在进行动态响应分析时，本文选取了ANSYS软件中的动态分析模块进行分析计算，通过分析不同时刻的振动响应、应力分布、变形情况等参数，来研究桥梁结构在爆炸荷载作用下的动态响应情况。
结果显示，爆炸荷载的作用会对结构产生明显的影响，导致结构的受力状态发生改变，如下图所示。
（1）底部结构的受力情况
通过分析发现，在爆炸荷载作用下，桥梁底部结构主要发生剪切变形，其应变分布如下图所示。
其中，应变值集中在桥梁底部梁柱节点和支座位置处，说明这些节点受到的荷载较大，应力水平较高。
（2）上部结构的受力情况
在爆炸荷载作用下，桥梁的上部结构主要发生弯曲变形，其曲率分布如下图所示。
其中，曲率集中分布在主梁附近的位置，说明该部位承受了较大的荷载。
同时，在爆炸荷载作用下，桥梁结构还会受到震动荷载的影响，导致结构的动态响应。下图为桥梁结构在震动荷载作用下的动态响应效果图。
五、结论
通过本文研究的有限元分析，在爆炸荷载作用下，桥梁结构主要受到剪切变形和弯曲变形的影响，同时受到震动荷载的影响导致了动态响应。这些变形和响应影响了桥梁结构的稳定性和安全性，需要引起技术人员的高度重视。
六、参考文献
[1]刘刚,张正义,彭建设.结构控制的理论与实践[M].华南理工大学出版社,2018.
[2]Andersson,Mats.Groundvibration,faultandsoilmodellinginrailwayengineering[D].CivilandEnvironmental,ChalmersUniversityofTechnology,2018.