摘要
探究车桥碰撞问题中各类因素对冲击力峰值的影响对于保障人们生命财产安全具有重要意义。首先采用有限元方法对钢筋混凝土桥柱在车辆碰撞作用下的动力响应进行了数值仿真,通过改变车辆速度、车辆质量和碰撞角度等影响参数得到多种工况下的车桥碰撞冲击力峰值;接着将仿真结果输入BP神经网络和Elman神经网络两种神经网络算法进行训练,将训练后的神经网络模型预测结果与仿真检验样本进行对比,验证了两种神经网络方法的准确性和适用性。训练得到的神经网络仅需输入待定的车辆参数便可得到较为准确的冲击力峰值,为车桥碰撞后的结果走向提供了一种预知方法。
基金
冲击力峰值作为揭示力学行为的重要指标,其关乎桥梁的功能和安全设计,同时冲击力受到车辆碰撞角度、车辆速度、车辆质量、材料刚度、桥梁结构、桥墩形状、偏心距离等诸多因素的影响,所以准确高效预估车桥冲击力峰值具有重要的工程价值。SherifEl-Tawil等[1]通过数值软件模拟车桥碰撞过程得到碰撞时程曲线,并比较不同桥墩形状对于冲击力峰值的影响。当车辆与方形桥墩相撞时,冲击力相比于圆形桥墩达到峰值的时间更晚,但冲击力峰值更大。并且车辆速度越大,冲击力达到峰值后衰减越快。李瑞文等[2]通过40个车桥碰撞工况分析得到冲击力的峰值与车辆速度和车辆质量有关,且桥墩最大变形随撞击速度呈二次函数关系,随撞击质量呈线性关系。赵武超等[3]在文中提到车桥碰撞时程曲线有三个峰值,第一个峰值由车辆保险杠与桥墩撞击得到,第二个峰值是因为发动机还未损坏车辆继续与桥墩撞击,货箱由于惯性挤压车头与桥墩发生碰撞继而产生第三个峰值。TinV.Do等[4-6]通过分析碰撞过程中桥墩每一时刻的弯矩图,可以看出弯矩和剪切力在碰撞过程中变化显著,它们与惯性力的分布高度相关。通过对柱基、冲击点、中间段和柱顶的弯矩进行仔细的动态分析,可以得到关于桥墩失效点可靠的预测。刘莉萍等[7]使用不同大小网格对桥墩进行划分,发现网格疏密程度对于桥梁损伤分析有着较为显著的影响,并且在分析桥梁墩顶位移时,需在碰撞发生时就将重力荷载设置在桥梁结构上,从而减少因软件原因带来的误差。Chen[8]等使用不同车辆模型进行车桥碰撞仿真试验,发现车型对于桥梁动力响应影响较大,整体动量较小的半挂式卡车在特定情况下对于桥梁的破坏反而大于整体动量较大的牵引式挂车。由于重型车辆撞击桥梁试验花费较高,且其实际操作难的缺�
