本文關(guān)鍵詞：船橋碰撞動(dòng)力學(xué)問(wèn)題及橋墩防撞裝置研究

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【摘要】：由于近年來(lái)我國(guó)跨江跨河大橋越來(lái)越多,而且船舶運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展也比較迅速,船撞橋的事故也經(jīng)常發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì),因船舶撞擊導(dǎo)致的各類橋梁垮塌事故占垮塌總數(shù)的第三位。雖然目前橋梁設(shè)計(jì)都滿足通航凈空要求,但由于種種不定因素的影響,仍會(huì)經(jīng)常受到船舶撞擊的威脅。因此,在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之外,對(duì)橋梁進(jìn)行專門的防撞設(shè)計(jì)研究十分必要。本文首先歸納國(guó)內(nèi)外常用船橋碰撞力計(jì)算公式,總結(jié)影響撞擊力的幾個(gè)主要參數(shù),然后采用有限元軟件ANSYS建立橋墩和船舶的模型,并對(duì)建模過(guò)程中涉及到的材料模型的選取,邊界條件的處理,模型的簡(jiǎn)化等進(jìn)行說(shuō)明并討論其合理性。使用LS-DYNA進(jìn)行船橋碰撞分析,研究撞擊力和船舶質(zhì)量及船舶速度的關(guān)系,最后通過(guò)分析不同速度下FRP防撞套箱的吸能效果,驗(yàn)證套箱對(duì)橋墩的保護(hù)作用。主要結(jié)論如下：(1)對(duì)于船橋碰撞分析,水體對(duì)船舶的影響,土體對(duì)橋墩的影響都不可忽略,本文選取0.04倍船舶質(zhì)量作為附加質(zhì)量來(lái)考慮水體的影響,經(jīng)很多學(xué)者驗(yàn)證這樣的簡(jiǎn)化能達(dá)到良好的效果。另外,為考慮土體的影響,本文對(duì)樁土接觸模型和樁基嵌固模型分別進(jìn)行仿真分析,計(jì)算結(jié)果表明考慮樁土效應(yīng)是十分有必要的,計(jì)算結(jié)果更偏安全。(2)通過(guò)對(duì)船舶質(zhì)量固定而撞擊速度不同以及船舶速度固定但船舶質(zhì)量不同等幾種工況下船舶撞擊橋墩的分析,結(jié)果表明撞擊力和船舶速度近似成線性關(guān)系,撞擊力和船舶質(zhì)量的平方根近似成線性關(guān)系,驗(yàn)證了理論公式的合理性。(3)通過(guò)建立FRP防撞套箱模型,并進(jìn)行四種不同工況的仿真分析,結(jié)果表明FRP防撞套箱吸能效果較好,可將撞擊力降低75%以上,橋墩位移也有很大程度的降低,說(shuō)明該套箱對(duì)橋墩有很好的保護(hù)作用。
【關(guān)鍵詞】：船橋碰撞 仿真分析 撞擊力 防撞裝置
【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】：2016
【分類號(hào)】：U443.26;U447
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究的目的及意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 船橋碰撞基本理論12-14
• 1.2.2 有限元數(shù)值計(jì)算14
• 1.2.3 橋墩防撞裝置研究14-16
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 船橋碰撞力計(jì)算公式及有限元方法介紹17-25
• 2.1 規(guī)范及經(jīng)驗(yàn)公式17-21
• 2.1.1 Woisin公式17-18
• 2.1.2 AASHTO規(guī)范公式18
• 2.1.3 歐洲規(guī)范公式18
• 2.1.4 我國(guó)《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》公式18-19
• 2.1.5 我國(guó)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》取值19-20
• 2.1.6 陳誠(chéng)公式20-21
• 2.2 有限元方法計(jì)算碰撞力21-25
• 2.2.1 有限元算法22-25
• 第3章 船橋模型的建立及樁土效應(yīng)分析25-36
• 3.1 船舶模型的建立25-28
• 3.1.1 船舶尺寸的確定和材料本構(gòu)關(guān)系25-27
• 3.1.2 船水耦合作用27-28
• 3.2 橋墩模型的建立28-29
• 3.2.1 混凝土材料本構(gòu)模型28-29
• 3.2.2 橋墩模型的建立29
• 3.3 樁土效應(yīng)分析29-35
• 3.3.1 樁基嵌固模型建立31
• 3.3.2 樁土接觸模型建立31-33
• 3.3.3 有限元分析結(jié)果33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 船舶與橋墩碰撞有限元仿真分析36-44
• 4.1 船舶速度的影響36-40
• 4.1.1 不同速度下橋墩撞擊力36-37
• 4.1.2 橋墩位移時(shí)程曲線37-39
• 4.1.3 橋墩應(yīng)力云圖39-40
• 4.2 船舶質(zhì)量的影響40-43
• 4.2.1 不同質(zhì)量橋墩撞擊力40-42
• 4.2.2 不同質(zhì)量橋墩位移時(shí)程曲線42-43
• 4.3 本章小結(jié)43-44
• 第5章 橋墩防撞裝置有限元仿真分析44-62
• 5.1 橋墩防撞裝置分類44-50
• 5.1.1 獨(dú)立式防撞系統(tǒng)45-48
• 5.1.2 附著式防撞系統(tǒng)48-49
• 5.1.3 一體式防撞系統(tǒng)49-50
• 5.2 防撞裝置模型的建立50-52
• 5.2.1 防撞套箱材料的選取51
• 5.2.2 防撞套箱模型的建立51-52
• 5.3 船舶與防撞裝置碰撞仿真分析52-60
• 5.3.1 防撞套箱吸能效果52-53
• 5.3.2 碰撞面撞擊力的變化53-55
• 5.3.3 橋墩位移的變化55-59
• 5.3.4 套箱應(yīng)力云圖和變形圖59-60
• 5.4 防撞裝置優(yōu)化建議60-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 總結(jié)與展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果69

【相似文獻(xiàn)】

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