基于剛度匹配的橋梁防撞設(shè)施設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、本文在前人的研究基礎(chǔ)上，借助有限元分析軟件對船撞橋的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了研究，將船、防撞設(shè)施、橋墩三者作為一個(gè)系統(tǒng)來分析，提出了基于“系統(tǒng)剛度”的簡化動(dòng)力分析方法,考慮防撞設(shè)施的剛度取值對船撞力的影響，從而得到不同防撞設(shè)施的合理剛度區(qū)間。同時(shí)提出基于“剛度匹配”的思想進(jìn)行防撞設(shè)施的設(shè)計(jì)，并以實(shí)際工程項(xiàng)目為依托對防撞設(shè)施的性能進(jìn)行了驗(yàn)證，所得主要研究成果如下:
　?、儆?jì)算統(tǒng)計(jì)了我國內(nèi)河常見的800DWT～5000DWT船舶的等效剛度，得出

2、船艏剛度的數(shù)量級為104kN/m;計(jì)算統(tǒng)計(jì)了不同結(jié)構(gòu)類型的橋墩剛度，得出橋墩等效剛度的數(shù)量級為106kN/m。
　?、诹⒆阌诂F(xiàn)有簡化分析模型，首次將防撞設(shè)施考慮進(jìn)來，將船、防撞設(shè)施、橋三者作為一個(gè)系統(tǒng)，構(gòu)建了基于系統(tǒng)剛度的簡化分析模型，得到了不同船舶與防撞設(shè)施在不同剛度比下船撞力折減率變化曲線、防撞設(shè)施壓縮率變化曲線，初步確定了防撞設(shè)施合理剛度范圍并提出了基于“系統(tǒng)剛度”的船撞力簡化計(jì)算公式。
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3、想設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)形式的防撞設(shè)施，通過擬靜力數(shù)值模擬確定了各防撞設(shè)施的壓縮剛度。其中復(fù)合材料護(hù)舷壓縮剛度約為0.345×104 kN/m，復(fù)合材料套箱壓縮剛度約為0.546×104kN/m;鋼套箱壓縮剛度約為1.83×104kN/m;橡膠護(hù)舷壓縮剛度約為0.128×103kN/m。
　?、軐Ω鞣雷苍O(shè)施的緩沖吸能性能進(jìn)行了對比分析，發(fā)現(xiàn)在相同的計(jì)算工況下，鋼套箱折減船撞力9.4％;復(fù)合材料套箱折減船撞力39.6％，復(fù)合材料護(hù)舷折減船撞力

4、45％;橡膠護(hù)舷被完全壓潰。
　　⑤通過對計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，得出了防撞設(shè)施剛度與船艏剛度之比的合理區(qū)間，其中橡膠護(hù)舷剛度與船艏剛度比大致為λ≤0.3，復(fù)合材料防撞設(shè)施剛度比大致為0.3≤λ≤0.8，鋼套箱剛度比大致為0.8≤λ≤2，此結(jié)論可在防撞設(shè)計(jì)時(shí)作為參考。
　?、抟劳兴拇o州長江大橋防撞保護(hù)工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，對該橋進(jìn)行了防撞保護(hù)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了數(shù)值仿真分析。結(jié)果表明弧形復(fù)合材料防撞護(hù)舷能折減船撞力20％左右，復(fù)合材料套箱能折