船舶撞擊下連續(xù)梁橋的橋墩動力響應(yīng)及整橋局部倒塌研究.pdf

1、本文以接觸碰撞理論、流構(gòu)耦合理論以及動力有限元法為基礎(chǔ),采用LS-DYNA有限元分析軟件,以實際工程事故為背景,分析了船舶撞擊下橋墩的動態(tài)響應(yīng)及其變化規(guī)律、討論了各撞擊參數(shù)對橋墩動力響應(yīng)的影響以及連續(xù)梁橋下部結(jié)構(gòu)在碰撞過程中的的損傷演化、變形發(fā)展、應(yīng)力分布以及整橋局部倒塌的過程,揭示了連續(xù)梁橋在遭受船舶撞擊后局部破壞以及倒塌的機理,為連續(xù)梁橋的防撞設(shè)計提供了參考依據(jù)。本文主要研究工作及成果如下:
　　(1)借助ANSYS/LS-D

2、YNA建立了船舶、橋墩以及連續(xù)梁橋整橋等的三維有限元模型,考慮了樁-土及橋墩-流體間的相互耦合作用,并將粘彈性人工邊界引入船橋碰撞問題。
　　(2)創(chuàng)建了船舶撞擊連續(xù)梁橋橋墩的三種計算模型:不考慮流體影響、附加質(zhì)量以及流構(gòu)耦合模型,對比了不同計算模型對應(yīng)的系統(tǒng)能量變化、碰撞力、撞深、位移響應(yīng)、內(nèi)力響應(yīng)以及應(yīng)力分布的特點,通過對比發(fā)現(xiàn):流體介質(zhì)在碰撞中參與了能量交換,對橋墩結(jié)構(gòu)各動力響應(yīng)影響不大,但能夠有效降低碰撞船舶的損毀程度;附

3、加質(zhì)量模型雖會略微夸大橋墩結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng),但差異很小且能夠近似考慮流體介質(zhì)的影響而不浪費大量計算資源。
　　(3)對水位、碰撞角度、船舶速度以及噸位等進(jìn)行了參數(shù)分析,對比了不同工況下橋墩的動力響應(yīng),得到如下結(jié)論:隨著水位的增加,碰撞力峰值及橋墩截面剪力和彎矩相應(yīng)增加,位移響應(yīng)差別較小;船舶正碰時,碰撞力峰值、橋墩位移及截面內(nèi)力最大;隨船舶速度的增加,碰撞力及橋墩截面剪力相應(yīng)增大,彎矩反而有所降低,表明橋墩變形有從整體彎曲向剪切變形