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土木专家陆新征课题组,对台湾宜兰大桥倒塌事故有限元模拟

1月前浏览7444
导读:“10月1日上午9时30分,台湾宜兰南方澳跨港大桥突然断裂坍塌,据台媒报道,事故导致12人受伤,其中9名是外籍男子;并有4名渔船外籍员工确认死亡,罹难者身份一度被认错,另外2名失联外籍员工仍未被找到”。
来自陆新征课题组的有限元分析专业人士,对2019年10月1日台湾宜兰南方澳跨港大桥倒塌事故有限元模拟,以下位正文:

一、声明

本研究是重庆大学徐梁晋博士及清华大学研究生金鑫磊、顾栋炼、廖文杰、赵鹏举等基于公开获取信息开展的模拟。由于本桥倒塌事故原因正在调查中,现在尚不足以给出确定性的结论。
本文分析结果是同学们在假期加班开展的探索性研究,主要目的是介绍计算机模拟在相关领域的应用情况,并锻炼有限元分析的技能。本分析仅供科研使用,具体事故原因应根据实际情况由专业人员确定。

二、事故简介

2019年10月1日上午9时30分左右,台湾宜兰南方澳跨港大桥发生断裂崩塌,桥上正行驶的油罐车连同桥面从约18米的高空摔落,停在桥梁下的3艘渔船当场遭压沉,已致10人受伤,5人失踪。
在为这一事故深表痛惜的同时,重庆大学徐梁晋博士及清华大学研究生金鑫磊、顾栋炼、廖文杰、赵鹏举等采用有限元软件重现了南方澳跨港大桥的倒塌过程,为事故原因的探讨提供了一些参考。
桥梁实际倒塌过程
桥梁实际倒塌过程 
该桥属于钢拱桥,桥长140米,桥宽15米,采用耐候性高强度低合金钢,共用1535吨钢板,于1998年6月20日建造完成,桥龄仅21年。从视频中可以看出,桥跨右侧第六根吊杆率先失效,紧接着,吊杆一根根失效,桥梁垮塌。

三、数值模拟

根据此前桥梁倒塌模拟经验(参考资料1:有限元+虚拟现实=桥梁倒塌的过程反演分析与场景再现,参考资料2:6月14日河源东江大桥垮塌事故有限元模拟及分析),采用通用有限元软件MSC.Marc建立了该桥的三维有限元模型,以模拟此次倒塌事故,如下图所示。
有限元模型

四、破坏过程对比

角度1:有限元数值模拟
角度1:实际破坏过程
角度2:有限元数值模拟
角度2:实际破坏过程

五、事故原因浅析

此次事故中,右数第6根吊杆在靠近拱肋处首先发生断裂。该吊杆失效后,其他吊杆的内力进行了重分布。其他吊杆由于内力突然增大,超出其承载能力,故由跨中向两侧依次发生破坏。
吊杆失效瞬间,释放了对拱肋向下的拉力,使得拱肋向上回弹,拱脚向跨中回缩。吊杆失效后,主梁失去吊杆的弹性支承,挠度显著增大。主梁发生的弯曲大变形使得梁端向跨中回缩,进一步加剧了拱肋向跨中的回缩。当主梁变形达到一定程度,即在跨中断裂,使得拱肋和主梁从支座上滑落,整体坍塌。而拱肋的薄弱位置(双叉拱肋节点)也在落梁过程中发生破坏。

六、参与人员

参与本次分析的有重庆大学徐梁晋博士、清华大学研究生金鑫磊、顾栋炼、廖文杰、赵鹏举等。

徐梁晋

金鑫磊

顾栋炼

廖文杰

赵鹏举
---End---
作者: 徐梁晋等

声明:原创文章,本文已授权,首发陆新征课题组(ID:luxz_lab),部分图片源自网络,如有不当请联系我们,欢迎分享,禁止私自转载,转载请联系作者。

Marc结构基础断裂道桥
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2019-10-04
最近编辑:1月前
仿真圈
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1条评论
风
签名征集中
4年前
一点意义都没有,这些人闲得慌
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