本文關(guān)鍵詞：船舶撞擊橋墩有限元數(shù)值模擬及防撞裝置設計研究

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【摘要】：船-橋碰撞事故往往伴隨著重大財產(chǎn)損失和人員傷亡。隨著內(nèi)河橋梁數(shù)量逐年增加和水上航運事業(yè)蓬勃發(fā)展,二者之間的矛盾更是不可避免,迫切需要對船-橋碰撞問題進行深入系統(tǒng)的研究�；谟邢拊夹g(shù)的發(fā)展,數(shù)值模擬成為研究船-橋碰撞的主要手段。本文主要工作如下：1、本文通過分析國內(nèi)外船-橋碰撞事故,針對工程實例提出課題研究的目的和意義,介紹有限元模擬碰撞的基本原理和方法,對研究過程中所應注意的關(guān)鍵問題和數(shù)值模擬方法作了詳細說明。2、在對本文研究目的和研究理論熟悉的情況下,分多種工況對碰撞過程進行數(shù)值模擬,利用ANSYS/LS-DYNA建立船舶、橋墩模型并求解,LS-PREPOST進行后處理。主要研究影響船-橋碰撞結(jié)果的因素,包括船舶初始速度、船舶的剛度、橋墩鋼筋的布置、碰撞時水位情況、碰撞角度等。數(shù)值模擬結(jié)果表明：船舶初始速度與撞擊力峰值基本成正比,速度越大,船舶和橋墩的損害越嚴重：船舶剛度越大造成的撞擊后果越嚴重,主要表現(xiàn)為撞擊力和橋墩的損傷：橋墩鋼筋作用可通過提高混凝土彈性模量近似模擬：碰撞時水位不同,撞擊結(jié)果也不同；橫橋向撞擊結(jié)果比順橋向撞擊結(jié)果嚴重。3、通過將軟件模擬的結(jié)果與現(xiàn)有規(guī)范及經(jīng)驗公式計算的結(jié)果進行比較,發(fā)現(xiàn)各個規(guī)范都有其局限性,多數(shù)簡化計算公式都以船舶質(zhì)量和船舶速度作為主要參考變量,部分公式并未考慮速度對撞擊結(jié)果的影響,在運用規(guī)范及經(jīng)驗公式計算撞擊力時,應根據(jù)實際工程合理選取,且只作為參考較好,建議采用數(shù)值模擬取得更加確切的結(jié)果。4、論文通過對撞擊結(jié)果的研究,并根據(jù)橋墩結(jié)構(gòu)形式設計相應的防撞裝置,一種能夠適應水位變化的鋼套箱。對比船舶撞擊不同剛度防撞裝置的結(jié)果發(fā)現(xiàn),防撞裝置剛度越大,防撞效果越好,但是撞擊船舶損壞越嚴重。
【關(guān)鍵詞】：船-橋碰撞 有限元 撞擊力 橋墩損傷 橋墩防撞
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U443.26
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-28
• 1.1 引言16
• 1.2 國外國內(nèi)船-橋碰撞事故16-20
• 1.2.1 國外船撞橋事故16-19
• 1.2.2 國內(nèi)船撞橋事故19-20
• 1.3 船-橋碰撞研究現(xiàn)狀20-24
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀22-24
• 1.4 本文研究工程背景及意義24-27
• 1.5 本文研究主要內(nèi)容27-28
• 第二章 船.橋碰撞理論及研究方法28-37
• 2.1 基本碰撞理論28-31
• 2.1.1 Minorsky理論28-30
• 2.1.2 Woisin理論30
• 2.1.3 Heins-Derucher理論30-31
• 2.2 船-橋碰撞撞擊力簡化計算公式31-35
• 2.2.1 Woisin經(jīng)驗公式31-32
• 2.2.2 Pedersen公式32
• 2.2.3 美國AASHTO規(guī)范公式32-33
• 2.2.4 歐洲Euro-codel規(guī)范公式33
• 2.2.5 中國公路橋涵設計規(guī)范33
• 2.2.6 中國鐵路橋涵設計規(guī)范公式33-34
• 2.2.7 挪威規(guī)范公式34
• 2.2.8 北歐規(guī)范公式34
• 2.2.9 其他34-35
• 2.3 船-橋碰撞研究方法的比較35-37
• 第三章 有限元數(shù)值模擬技術(shù)37-41
• 3.1 有限元發(fā)展史37
• 3.2 有限元基本原理37-38
• 3.3 數(shù)值模擬應注意的關(guān)鍵問題38-41
• 3.3.1 接觸定義38-39
• 3.3.2 網(wǎng)格劃分39-40
• 3.3.3 質(zhì)量縮放40
• 3.3.4 沙漏控制40-41
• 第四章 船-橋碰撞數(shù)值模擬41-67
• 4.0 工程概況41-42
• 4.1 材料模型選取42-44
• 4.1.1 橋墩混凝土本構(gòu)模型42-43
• 4.1.2 船舶材料模型43
• 4.1.3 鋼筋材料模型43-44
• 4.2 有限元模型44-45
• 4.2.1 船舶模型44-45
• 4.2.2 橋墩模型45
• 4.3 工況模擬45-67
• 4.3.1 船首剛度對撞擊結(jié)果的影響45-48
• 4.3.2 鋼筋的作用48-52
• 4.3.3 撞擊角度的影響52-57
• 4.3.4 水位對撞擊結(jié)果的影響57-60
• 4.3.5 船舶航速對撞擊結(jié)果的影響60-64
• 4.3.6 不同撞擊位置64-65
• 4.3.7 數(shù)值模擬與規(guī)范及經(jīng)驗公式的比較65-67
• 第五章 防撞設計67-75
• 5.1 防撞設計思想67
• 5.2 防撞設計方法67-68
• 5.3 防撞鋼套箱設計68-70
• 5.4 防撞效果的比較70-75
• 第六章 結(jié)論及展望75-77
• 6.1 結(jié)論75-76
• 6.2 展望76-77
• 參考文獻77-80
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況80

【相似文獻】

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