沖擊荷載作用下的橋梁防護研究.pdf

1、船舶碰撞橋梁的事故頻繁發(fā)生，造成了船舶與橋梁的損傷，盡管并非每一次船－橋碰撞事故都造成橋毀人亡的重大事故，但是橋梁被撞使大橋結構受到損傷，橋梁使用壽命、安全性及抗震能力都受到一定程度的損失。因此，無論從安全角度，經濟角度還是從環(huán)境保護角度來講，進行船舶與橋梁碰撞及橋梁防護的研究均具有十分重要的理論和實際意義。目前人們對船橋碰撞的研究主要集中在以下幾方面： （1）船橋碰撞概率； （2）船橋碰撞力學； （3）船橋碰撞

2、后果評估； （4）橋墩地基抗撞能力研究； （5）橋梁防護。 本文的橋梁防撞研究范圍屬于力學范疇，研究內容集中于船橋碰撞力學和橋梁防護，主要是利用非線性有限元技術，實現(xiàn)橋梁防護裝置在船舶沖擊荷載下的數值仿真，并對碰撞中的碰撞力、碰撞能量轉化以及橋梁結構的變形與損傷進行了描述和力學機理分析，研究碰撞現(xiàn)象內在的規(guī)律性。 本文利用非線性動力學有限元軟件MSC.Dytran對橋梁在船舶沖擊荷載作用下的防護問題進行了

3、數值仿真研究。論文介紹了碰撞仿真中所采用的關鍵技術；探討了船橋碰撞仿真的建模技術及參數選取，建立了船橋碰撞有限元模型，并分析了碰撞過程中碰撞力變化、能量轉換及結構損傷變形情況；建立增設箱形防撞裝置的船橋碰撞模型，對防護裝置的作用過程和力學機理進行了分析；在此基礎上針對防護裝置提出三種改進措施，并對其防護性能進行了系統(tǒng)的比較分析。本文主要研究工作及結論如下： 1.對船橋碰撞力學以及橋梁防護裝置的研究進展進行了回顧和總結。

4、2.消化吸收了撞擊仿真中所采用的非線性有限元的有關理論和方法。 3.探討了船橋碰撞仿真中的建模技術及參數選取，建立了船橋碰撞有限元模型，并對對撞擊的全過程進行了仿真分析，研究了碰撞過程中碰撞力的變化、能量轉換以及結構損傷變形情況。結果表明：船舶的撞擊動能主要轉化為橋梁的動能及變形能；橋梁的撞擊損傷主要是由于承臺產生橫橋向位移而導致橋墩和樁基礎的彎曲變形。 4. 建立增設箱形防撞裝置的船橋碰撞模型，對防護裝置的作用過程和力

5、學機理進行了分析。結果表明：船舶的撞擊動能主要轉化為防護裝置的變形能，能有效降低對橋梁的破壞；可以通過適當提高外圍結構的吸能能力，減少防護裝置的破壞程度。 5.針對現(xiàn)有箱形防撞裝置，提出了添加吸能元件、改變防護裝置尺寸參數和改變現(xiàn)有裝置結構三種改進措施，分析并比較了三種改進措施在碰撞過程中碰撞力的變化、能量吸收和結構損傷變形情況，在此基礎上提出了防護裝置的改進意見。 本文的研究內容主要有以下創(chuàng)新點： 1. 通過增