船橋碰撞動(dòng)力學(xué)問(wèn)題及橋墩防撞裝置研究.pdf

1、由于近年來(lái)我國(guó)跨江跨河大橋越來(lái)越多，而且船舶運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展也比較迅速，船撞橋的事故也經(jīng)常發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因船舶撞擊導(dǎo)致的各類(lèi)橋梁垮塌事故占垮塌總數(shù)的第三位。雖然目前橋梁設(shè)計(jì)都滿(mǎn)足通航凈空要求，但由于種種不定因素的影響，仍會(huì)經(jīng)常受到船舶撞擊的威脅。因此，在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之外，對(duì)橋梁進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的防撞設(shè)計(jì)研究十分必要。
　　本文首先歸納國(guó)內(nèi)外常用船橋碰撞力計(jì)算公式，總結(jié)影響撞擊力的幾個(gè)主要參數(shù)，然后采用有限元軟件ANSYS建立橋墩和船舶的模

2、型，并對(duì)建模過(guò)程中涉及到的材料模型的選取，邊界條件的處理，模型的簡(jiǎn)化等進(jìn)行說(shuō)明并討論其合理性。使用LS-DYNA進(jìn)行船橋碰撞分析，研究撞擊力和船舶質(zhì)量及船舶速度的關(guān)系，最后通過(guò)分析不同速度下FRP防撞套箱的吸能效果，驗(yàn)證套箱對(duì)橋墩的保護(hù)作用。
　　主要結(jié)論如下:
　　(1)對(duì)于船橋碰撞分析，水體對(duì)船舶的影響，土體對(duì)橋墩的影響都不可忽略，本文選取0.04倍船舶質(zhì)量作為附加質(zhì)量來(lái)考慮水體的影響，經(jīng)很多學(xué)者驗(yàn)證這樣的簡(jiǎn)化能達(dá)到良好

3、的效果。另外，為考慮土體的影響，本文對(duì)樁土接觸模型和樁基嵌固模型分別進(jìn)行仿真分析，計(jì)算結(jié)果表明考慮樁土效應(yīng)是十分有必要的，計(jì)算結(jié)果更偏安全。
　　(2)通過(guò)對(duì)船舶質(zhì)量固定而撞擊速度不同以及船舶速度固定但船舶質(zhì)量不同等幾種工況下船舶撞擊橋墩的分析，結(jié)果表明撞擊力和船舶速度近似成線(xiàn)性關(guān)系，撞擊力和船舶質(zhì)量的平方根近似成線(xiàn)性關(guān)系，驗(yàn)證了理論公式的合理性。
　　(3)通過(guò)建立FRP防撞套箱模型，并進(jìn)行四種不同工況的仿真分析，結(jié)果表明