独塔单索面预应力斜拉桥爆破拆除倒塌解体过程分析

摘要

斜拉桥属于高次超静定结构体系,在爆破拆除失稳倒塌过程中动力响应特征复杂,相关技术及科学问题研究较少。为探索斜拉桥爆破拆除失稳倒塌力学机理,依托某独塔单索面预应力斜拉桥爆破拆除工程案例,借助动力学有限元程序LS-DYNA模拟了斜拉桥整体模型的失稳倒塌运动过程,重点分析了主塔、主梁、斜拉索三种基本构件的动力响应特征。研究结果表明:采用半波余弦函数形式的加载曲线作为重力荷载,有效避免了显式突加荷载对结构产生的震荡效应;主塔定向倒塌是斜拉桥失稳倒塌的核心,塔身运动过程符合爆破设计方案,总体呈现"首次下坐→缓慢偏转→二次下坐→加速偏转"四个阶段;斜拉索在随着主塔定向倒塌的过程中,斜拉索轴向动力响应复杂,应力起伏振荡频繁,应力峰峰值区间为4.81～14.9 MPa;主梁在失稳坍塌过程中整体呈现"中间高、两头低"的姿态,最大位移差为2.62 m,局部剪切破坏作用明显。主塔的可靠倒塌是斜拉桥成功爆破拆除的关键,主墩的短暂支撑作用有利于主梁充分破碎解体。

关键词

预应力斜拉桥 / 爆破拆除 / 倒塌解体 / 数值模拟