随着国家交通事业的迅速发展,高等级公路逐渐向山区挺近,而作为连接线路纽带的桥梁却时常遭受滚石灾害破坏。滚石灾害会直接影响山区桥梁结构使用状况,较严重时会导致桥墩偏位、落梁甚至造成整个桥梁发生坍塌,进而造成桥梁结构破坏。目前大多数学者研究滚石撞击桥墩问题时边界条件通常采用嵌固法,忽略虑桩-土相互作用及上部结构约束的影响,这种简化方法无法准确反应滚石撞击桥墩结构的真实动力响应状况,因此十分有必要展开基于桩-土作用及上部结构约束下的山区桥梁滚石撞击动力响应分析。本文的主要研究内容囊括以下几个方面:(1)阐述山区桥梁滚石灾害的研究背景,以及滚石撞击桥梁的国内外研究现状,找出目前学者研究所存在的问题与不足,提出本文将要解决的问题与研究的内容。(2)对碰撞动力学分析理论以及数值分析原理进行介绍;叙述ANSYS/LS-DYNA软件有关知识,并对数值模拟中需注意的问题进行了阐述。(3)对数值模拟中LS-DYNA所采用的材料本构进行阐述,借助已有模型试验成果确定数值模拟中混凝土HJC本构参数的合理取值范围,确保本文滚石冲击桥墩的数值模拟更加真实可靠。(4)重点研究考虑桩-土相互作用及上部结构约束边界条件时,滚石撞击桥墩结构动力响应与采用传统嵌固法边界的区别,确定合理边界条件的取法,以便更加准确模拟实际情况。(5)结合工程实例建立有限元模型,展开不同滚石质量、不同滚石速度、不同撞击位置、不同桥墩结构形式、不同撞击角度的参数化分析,以确定这些参数对撞击结果的影响。研究结果表明:采用传统的嵌固法边界计算结果偏不安全,因此对滚石撞击桥墩问题研究时,不能忽略桩-土作用及上部结构的约束作用;滚石撞击作用下,桥墩破坏以局部损伤破坏为主;通过各参数分析得到了诸多结论,对山区桥梁的设计、施工、养护具有很好的指导意义。