【摘要】：隨著我國船舶運輸業(yè)迅速發(fā)展以及跨�？缃髽虻慕ㄔO(shè),船橋碰撞事故頻發(fā),由此導致了巨大的人身和財產(chǎn)損失。因此,研究船橋碰撞問題是非常必要的。本文以泉州灣跨海大橋為工程背景,采用有限元仿真方法對船橋碰撞進行了數(shù)值模擬,重點研究了考慮樁土相互作用后船橋碰撞問題,以及防撞鋼套箱的抗撞性能和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。主要工作有以下幾點:首先,簡述了船橋碰撞問題的研究背景及意義,對國內(nèi)外船橋碰撞研究現(xiàn)狀做了綜述,總結(jié)歸納了關(guān)于船舶撞擊橋梁計算的經(jīng)驗公式以及相關(guān)規(guī)定,并對船橋碰撞問題的研究方法進行了闡述。利用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件,模擬了 1900T駁船撞擊不同尺寸的方形橋墩、剛性墻,并通過與文獻對比,驗證了駁船模型的正確性。在此基礎(chǔ)上,模擬了駁船以不同速度撞擊采用非線性損傷混凝土模型建立的承臺,計算結(jié)果表明,碰撞力、承臺和群樁樁頂?shù)乃轿灰撇⒎请S著撞擊速度增大而單調(diào)增大,且混凝土開裂區(qū)域更容易出現(xiàn)在群樁樁頂和群樁樁底固結(jié)處。與線彈性模型相比,駁船撞擊非線性損傷承臺模型引起的撞擊力、水平位移均更小。通過對帶有防撞鋼套箱的船橋碰撞進行模擬,驗證了鋼套箱可有效提高承臺的抗撞性能,且鋼套箱最容易出現(xiàn)損傷破壞的位置是碰撞接觸面區(qū)域以及鋼套箱拐角的頂和底面處。對無鋼套箱的船橋碰撞而言,安裝鋼套箱后群樁的第一、二、三殘余主拉應(yīng)力分別減少了 49.80%、64.91%和28.57%。在考慮樁土相互作用和安裝鋼套箱后,群樁的第一、二、三殘余主拉應(yīng)力比無樁土相互作用時分別增加了0.50、2.75和2.87倍。在考慮由自重引起的土體和結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力及在承臺上安裝鋼套箱后,群樁的第一、二、三殘余主拉應(yīng)力分別增加了 32.98%、17.33%和34.48%。此外,考慮了土體邊界條件、群樁邊界條件、樁基結(jié)構(gòu)形式、由自重引起的土體和結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力對船橋碰撞的影響,并分析了考慮復(fù)雜工況的必要性、各工況下鋼套箱的耗能能力、結(jié)構(gòu)撞后殘余應(yīng)力和最容易出現(xiàn)損傷的區(qū)域。最后,總結(jié)歸納了防撞系統(tǒng)的分類形式,并介紹了各防撞系統(tǒng)的特點以及適用條件。通過對駁船撞擊安裝由不同鋼材型號、鋼板厚度及間距組成的防撞鋼套箱的承臺進行模擬,根據(jù)不同工況下結(jié)構(gòu)的撞后殘余應(yīng)力和鋼套箱材料用量等因素,對防撞鋼套箱進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,最終確定鋼材型號Q390、厚度8.00mm和間距0.80m為最佳組合形式。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U441
【圖文】：

船橋碰撞事故在我國屢次發(fā)生。２００７年８月，在江蘇省昆山市大洋逡逑橋水域，一艘貨船因避讓船只撞上大洋橋橋墩，致使部分的橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌。逡逑船上一男子腿部被砸傷，另有兩人落水失蹤。如圖１－１所示。逡逑圖１－１大洋橋船撞事故逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｖｅｓｓｅｌ邋ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋Ｄａｙａｎｇ邋Ｂｒｉｄｇｅ逡逑２０１５年１０月，廣茂鐵路高要站至肇慶站間的西江公鐵兩用大橋被一艘貨船撞逡逑擊，如圖１－２所示。由于受撞擊的影響，使得該橋梁結(jié)構(gòu)無法正常地工作，導致途逡逑經(jīng)該區(qū)段的列車全部暫停運營。雖然鐵路部門還是采取了讓列車迂回、折返等補逡逑救措施，但還是造成了不可估量的經(jīng)濟損失和社會影響。逡逑１逡逑

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本文編號：2718247