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考虑桩土相互作用的船桥碰撞有限元数值模拟
| 论文题名： | 考虑桩土相互作用的船桥碰撞有限元数值模拟 |
| 关键词： | 桥梁工程;数值模拟;船桥碰撞;桩土相互作用;防撞设计;有限元方法 |
| 摘要： | 对各种桥梁坍塌事故统计分析表明，船舶撞毁桥梁是导致桥梁坍塌的主要原因之一，分析桥梁船撞事故原由，研究船撞事故的发生规律对桥梁防撞设计有重要启示作用。同时，分析指出，桥墩是千米级斜拉桥防撞设计时的重点考虑对象。近些年来，得益于计算机技术的飞跃发展，有限元法为船桥碰撞问题提供了有效并可靠的分析途径，从而从众多的船桥碰撞研究方法中脱颖而出。为了寻找更为合理高效的有限元数值模拟方法，探究船桥碰撞过程的影响因素，本文以安徽省望东长江大桥为工程背景，精确建立船舶与桥梁实体模型后，运用LS-DYNA进行数值模拟分析。本文主要研究内容如下: (1)为了研究不同的桩土相互作用模型对船桥碰撞结果的影响，本文采用了“固定端”模型、p-y弹簧模型和有限域土体模型来模拟桩土间相互作用。并且，在这三种模型的基础上，借助LS-DYNA软件对船桥碰撞过程进行了数值模拟。通过对比不同桩土相互作用模型的数值模拟结果可以看出，动态有限元方法能够有效模拟船桥碰撞问题。 (2)本文综合考虑了船舶与主塔的弹塑性反应，精确建立10000t带球鼻艏船舶与望东长江大桥望江侧主塔有限元模型，对船桥碰撞过程的影响因素进行数值模拟，包括水位线变化、不同船舶速度以及船舶撞击方向的改变，研究碰撞过程中能量的转化等计算结果。 (3)综合考虑拉索力、桥梁结构及桩土相互作用后，本文建立了望东长江大桥整桥有限元模型，数值模拟非线性船桥碰撞过程，获得了船桥碰撞力、船艏与群桩基础变形等计算结果。探讨在船桥碰撞过程中，只建立桥梁主塔模型，对其余部位进行相应的简化与忽略，与建立整桥模型有限元数值模拟结果的差异，证实以单座主塔模型替代整桥建模的合理性。 |
| 作者： | 周佳音 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 王建国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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