随着经济建设的蓬勃发展,公路交通量的迅猛增长,汽车与船舶撞击桥梁的事故逐渐增多,对人身安全和社会财产造成严重影响。目前国内外已有不少学者探讨了船舶与桥梁相撞问题。与船-桥相撞相似,车-桥墩撞击现象是一个复杂的碰撞动力学问题,其本质都是能量守恒问题,即由船/车的动能转化为其它形式的能量。两者不同之处在于撞击物(即船或车)的刚度和质量不同。然而有关车-桥相撞问题的研究工作较少,尤其关于公路和城市桥梁的桥墩受到汽车撞击的问题一直未得到足够的重视。针对不同类型的车辆,国内外规范中关于撞击力的相应条款也较简单,而大型重载货车对桥梁的撞击往往产生灾难性的后果。因此,本文开展了汽车——桥墩碰撞的动力相互作用问题的研究,其主要工作如下:(1)回顾了国内外船、车-桥墩碰撞问题的研究概况和介绍了各国规范的相应条款;(2)根据桥墩与上部梁体、下部地基基础连接方式不同情况,提出了四种边界条件的桥墩简化力学模型,在结构静力学、塑性极限分析和能量守恒三种理论基础上定性地分析了桥墩的撞击力和破坏形态;(3)基于非线性有限元程序LSDYNA,建立了汽车与圆柱型桥墩碰撞的动力相互作用模型,通过数值模拟计算,得出了车辆撞击作用下混凝土墩柱的应变率范围,比较了三种专门用于混凝土动态破坏模拟的材料模型,选出了适合车桥碰撞分析的的材料模型和参数;(4)根据建立汽车与圆柱型桥墩碰撞的动力相互作用模型和材料参数,考虑四种不同的边界条件,模拟分析了车辆碰撞桥墩的动态过程;通过改变车速、车重和柱墩的半径,分析比较了不同情况下撞击力和墩柱动力响应的差异。(5)初步分析结果表明,汽车撞击圆柱形桥墩的作用力大小与车辆重量、车速等因素相关,重型货车在高速撞击桥墩时,其撞击力将远远超过目前桥规规定的1000kN。