Численное исследование существующих элементов круглого сечения RC при неравных ударных столкновениях

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 14793 (2022) Цитировать эту статью

1048 доступов

2 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В последние годы дорожно-транспортные происшествия и инциденты, связанные со сходом с рельсов поездов, происходили чаще, чем когда-либо, что привело к определенному экономическому ущербу и человеческим жертвам. Железобетонные (ЖБ) конструкции часто становятся причиной аварий сошедших с рельсов поездов и транспортных средств. Такие боковые столкновения редко изучались в предыдущих исследованиях. Для этого в этой статье созданы высокоточные модели конечных элементов (FE), основанные на моделировании, которые точно моделируют столкновение круглых железобетонных элементов с сошедшим с рельсов поездом. Железобетонные конструкции часто встречаются на станциях высокоскоростных железных дорог. Энергия удара ударного тела значительна, что приводит к разрушению элемента конструкции. Анализируется динамическое поведение железобетонных элементов при ударных нагрузках неравных пролетов. Численные реализации проблем воздействия обсуждаются с точки зрения геометрических, контактных и свойств материала. Надежность и точность кода ABAQUS для решения проблем с ударами проверяются путем сравнения экспериментальных результатов режимов отказов, ударов и временных отклонений. Анализируя характеристики реакции на удар, использовали контрольные переменные для изучения процесса и режима разрушения (включая характеристики сил удара и реакции, кривую истории отклонения во времени, кривую силы удара – отклонения и кривую силы реакции подшипника – отклонения). Коэффициент армирования, скорость удара, прочность бетона и коэффициент гибкости существенно влияют на характер и развитие сдвиговых трещин. Изменения скорости удара и коэффициента гибкости также влияют на режимы разрушения элементов.

Железобетонные конструкции подвержены воздействиям при нормальной эксплуатации или стихийным бедствиям, таким как воздействие различных транспортных средств на опоры городских эстакад и пешеходных мостов, воздействие на колонны закрытых автостоянок, воздействие судов на опоры мостов, доковую инфраструктуру, а также сошел с рельсов поезд на здании станции метро. Эти воздействия иногда приводят не только к локальному повреждению конструкции, но и могут даже вызвать обрушение всего здания, что приводит к неисчислимым жертвам и экономическим потерям. Железобетонные конструкции в течение срока службы часто подвергаются внезапным нагрузкам, таким как удары, землетрясения и взрывы.

На прочность, деформацию, эластичность и удерживающий эффект влияют изменения поперечного сечения, армирования и соотношения ширины и толщины элементов под действием боковых ударных нагрузок1,2,3,4. В предыдущей литературе проводились исследования этих факторов. Изучено влияние параметров геометрической формы (круглого, шестиугольного, прямоугольного и квадратного сечения)5,6,7,8,9 на свойства материала полых стальных труб и образцов из УПСТ, подвергнутых испытаниям на осевое сжатие10,11,12. ,13,14,15,16. Результаты показали, что круглые образцы являются идеальными образцами по значениям осевого напряжения и пластичности.

Ху и др.17 изучали ограничивающие эффекты заполненных бетоном стальных трубчатых колонн при осевом сжатии из-за изменения формы сечения. Круглая стальная труба оказывает большее удерживающее воздействие на бетон, чем квадратное сечение. Он менее склонен к локальному короблению, особенно когда отношение ширины к толщине поперечного сечения относительно невелико. Можно обнаружить, что полые железобетонные колонны с одинаковой площадью поперечного сечения менее склонны к кручению, чем сплошные железобетонные колонны, из-за их относительно большой жесткости на кручение. Устойчивость конструкции можно эффективно улучшить при воздействии внешних нагрузок18.

Между тем, железобетонные колонны специальной формы обычно отвечают требованиям строительных функций. Виды разрушения железобетонных элементов при боковом ударе весьма различны. Вид разрушения железобетонных балок постепенно меняется от разрушения при изгибе к разрушению при сдвиге по мере увеличения скорости удара19,20,21, особенно сильные диагональные трещины и разрушения при продавливании будут образовываться в месте удара в середине образца с коротким время при ударе на высокой скорости22,23.