【摘要】：隨著世界科技和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國(guó)交通和公共基礎(chǔ)設(shè)施的日益完善,各類(lèi)型橋梁不斷建設(shè),同時(shí),在橋梁所在航道行駛的船舶也在日益增多,這使得橋梁和船舶之間碰撞概率增高。船舶和橋梁碰撞不僅會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)受到損傷,同時(shí)橋梁的使用壽命和安全性能、抗震性能都會(huì)受到極大影響,通常還會(huì)造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡等重大后果。因此,研究船橋碰撞特性和橋墩防撞裝置是當(dāng)前重要研究方向。本文以某圓端形橋墩和某船舶為例,利用有限元軟件ANSYS、LS-DYNA和LSPREPOST進(jìn)行建模、計(jì)算和結(jié)果處理,通過(guò)分析船舶撞擊橋墩時(shí)的能量轉(zhuǎn)換、撞擊力、應(yīng)力和位移等探究碰撞特性。同時(shí)研究了船舶撞擊橋墩過(guò)程中的船舶航行速度和撞擊角度這兩個(gè)影響因素對(duì)碰撞響應(yīng)的影響。根據(jù)研究結(jié)果提出“橡膠護(hù)舷式防撞帶”防撞裝置,并對(duì)其防撞效果進(jìn)行討論。全文主要研究工作如下:(1)介紹了目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于船舶撞擊橋梁的事故、研究現(xiàn)狀和部分試驗(yàn),說(shuō)明了對(duì)船橋碰撞進(jìn)行研究的意義。(2)歸納總結(jié)了船橋碰撞中Minorsky、Woisin等四大經(jīng)典理論,并對(duì)其原理、假定和不足等進(jìn)行簡(jiǎn)要對(duì)比。同時(shí)列舉了五種碰撞計(jì)算方法及應(yīng)用。(3)介紹了有限元計(jì)算軟件LS-DYNA,并對(duì)本文中需要用到的混凝土材料本構(gòu)關(guān)系、船舶和橋梁在碰撞過(guò)程中的接觸類(lèi)型、接觸算法和摩擦問(wèn)題,以及沙漏控制進(jìn)行了討論分析。(4)通過(guò)有限元軟件ANSYS和LS-DYNA對(duì)船舶撞擊橋墩進(jìn)行有限元仿真模擬,主要從能量交換、碰撞力、應(yīng)力、位移等方面研究船舶撞擊橋墩過(guò)程中船舶和橋墩的動(dòng)態(tài)響應(yīng),歸納其碰撞特性,并研究了船舶撞擊橋墩過(guò)程中的船舶航行速度和撞擊角度這兩個(gè)影響因素對(duì)碰撞的影響。(5)歸納總結(jié)了現(xiàn)有的橋墩防撞裝置,對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明,并提出了“橡膠護(hù)舷式防撞帶”防撞裝置,利用有限元軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)值仿真,評(píng)估該裝置的防撞效果。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U698;U447
【圖文】：

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 伊莎貝拉皇后跨海大橋，造成橋梁上部結(jié)構(gòu)倒塌，正在橋上行駛 4 人死亡[8-10]，如圖 1-2。2002 年，在美國(guó)俄克拉荷馬州，一駁公路橋墩，致使橋梁倒塌，橋面上行駛的汽車(chē)墜入阿肯色河，事2016 年 9 月，德國(guó)埃朗根一輪船在行駛到美茵-多瑙河時(shí)與一事故造成至少 2 人死亡。計(jì)，1960-2008 年，由于船舶撞擊橋橋梁造成的橋梁垮塌事故平均70 年開(kāi)始的 18 年間為船橋撞擊事故的高發(fā)期[3]。

致使橋梁倒塌，橋面上行駛的汽車(chē)墜入阿肯色河，事2016 年 9 月，德國(guó)埃朗根一輪船在行駛到美茵-多瑙河時(shí)與一橫事故造成至少 2 人死亡。計(jì)，1960-2008 年，由于船舶撞擊橋橋梁造成的橋梁垮塌事故平均70 年開(kāi)始的 18 年間為船橋撞擊事故的高發(fā)期[3]。圖 1-1 陽(yáng)光大橋船撞事故

一載甲苯的油輪失去控制撞擊龍港大橋，致使橋面墜入甲苯外泄，事故造成 4 人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 600 多萬(wàn)元。20擊建設(shè)中的舟山礁門(mén)跨海大橋橋墩，造成橋墩損壞，對(duì)大橋施工 年 7 月，一貨船撞擊湖州市一座百年石拱橋橋墩，致使橋面坍塌貨船撞擊杭州漁臨關(guān)大橋，致使橋梁倒塌。2007 年 6 月，因能見(jiàn)佛山九江大橋橋墩，致使受撞擊橋墩及其上部結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌，正車(chē)墜入江中，該事故造成 8 人死亡，經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 4500 萬(wàn)元[14,15]， 月，一貨輪撞擊施工中的金塘大橋，致使兩片 60m 長(zhǎng)的主梁箱梁死亡[16]，見(jiàn)圖 1-4。2015 年 10 月，一挖砂船撞擊肇慶西江公鐵兩。2015 年 11 月，兩艘運(yùn)砂船因水位上漲失控，撞擊豐城贛江大橋計(jì)，1987-2008 年，我國(guó)船舶撞擊橋梁事故發(fā)生 21 起，平均每年勢(shì)[3]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳國(guó)虞;楊黎明;劉軍;鄭丹;;船撞橋墩現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的調(diào)研和設(shè)計(jì)[J];廣東造船;2012年02期

2 姜金輝;金允龍;潘溜溜;梁文娟;;橋梁防撞研究技術(shù)與方法[J];上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報(bào);2008年01期

3 王君杰;陳誠(chéng);;橋墩在船舶撞擊作用下的損傷仿真研究[J];工程力學(xué);2007年07期

4 蔡清裕,崔偉峰,向東,曾新吾;模擬剛性動(dòng)能彈丸侵徹混凝土的FE-SPH方法[J];國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2003年06期

5 劉建成,顧永寧;基于整船整橋模型的船橋碰撞數(shù)值仿真[J];工程力學(xué);2003年05期

6 林建筑,鄭振飛,卓衛(wèi)東;泉州后渚大橋船撞力試驗(yàn)研究[J];中國(guó)公路學(xué)報(bào);2003年02期

7 劉建成,顧永寧,胡志強(qiáng);橋墩在船橋碰撞中的響應(yīng)及損傷分析[J];公路;2002年10期

8 劉建成,顧永寧;船-橋碰撞力學(xué)問(wèn)題研究現(xiàn)狀及非線性有限元仿真[J];船舶工程;2002年05期

9 項(xiàng)海帆,范立礎(chǔ),王君杰;船撞橋設(shè)計(jì)理論的現(xiàn)狀與需進(jìn)一步研究的問(wèn)題[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年04期

10 王自力,顧永寧;船舶碰撞動(dòng)力學(xué)過(guò)程的數(shù)值仿真研究[J];爆炸與沖擊;2001年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 朱海濤;;對(duì)武漢長(zhǎng)江大橋被船撞76次事故的反思[A];第二十屆全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李維洲;跨海大橋深水樁基礎(chǔ)防船撞能力及安全評(píng)估研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2014年

2 耿波;橋梁船撞安全評(píng)估[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 史康;基于剛度的橋梁船撞力數(shù)值仿真與試驗(yàn)研究[D];重慶交通大學(xué);2013年

2 馬慕蓉;陳家洲湘江大橋橋墩防撞安全性評(píng)價(jià)與船撞動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值仿真研究[D];中南大學(xué);2012年

3 王超;橋梁船撞損傷數(shù)值模擬研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2012年

4 陳誠(chéng);橋梁設(shè)計(jì)船撞力及損傷狀態(tài)仿真研究[D];同濟(jì)大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2779518