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基于弹簧-阻尼模型的桥墩防船撞装置的耗能机理研究
| 论文题名： | 基于弹簧-阻尼模型的桥墩防船撞装置的耗能机理研究 |
| 关键词： | 桥墩结构;防撞装置;外形特征;耗能机理 |
| 摘要： | 缓冲体式防撞装置主要通过延缓碰撞、拨转船头、吸收能量三大途径保护桥梁免受船舶撞击的破坏，应用于桥墩结构对减轻桥梁船撞事故的危害有非常现实的工程意义，但目前针对内河驳船撞击的防撞装置研究和应用较少。 本文以防撞装置在驳船碰撞下的耗能机理为研究目标，通过建立防撞装置的弹簧-阻尼简化模型探究相关参数变化对防护性能的影响，并通过各角度的驳船撞击有限元模拟分析对其防撞耗能效果进行了验证，以及通过改变防撞装置的接触外形特征进一步全面分析其耗能机理。本文主要研究内容及成果如下: (1)防撞装置弹簧-阻尼模型关键参数分析。建立500DWT内河驳船精细化有限元模型撞击刚性桥墩;同时提出并建立防撞装置的弹簧-阻尼简化模型，开展驳船与不同弹塑性刚度参数防撞装置的碰撞动力有限元分析，对撞击力、撞深及能量关系曲线进行对比分析。结果表明，弹簧刚度和最大容许变形等参数对防撞装置的防护性能有深远的影响，并初步提出防撞装置相关参数的建议取值。 (2)弹塑性钢阻尼器在防撞装置中的耗能机理分析。建立弹塑性钢阻尼器的力学计算模型和有限元分析实体模型，计算其耗能钢构件的本构关系，并建立基于弹塑性钢阻尼器本构参数的防撞装置弹簧-阻尼模型，分析其在驳船撞击下的动力响应。结果表明，合理布置的弹塑性钢阻尼器能够在防撞装置中有效发挥变形耗能作用。 (3)防撞装置对不同角度驳船撞击的防护机理研究。开展500DWT驳船以不同角度撞击桥墩及防撞装置的动力有限元分析，对撞击力、驳船运动过程和能量转化形式进行对比。结果表明，防撞装置对各角度的驳船碰撞均有防护效果。斜撞工况中，接触面间的摩擦成为关键要素，防撞装置能够减小驳船船艏与桥墩间的摩擦，改变驳船运动方向，促使其尽快脱离桥墩，带走部分碰撞动能，降低桥梁结构的损伤风险。 (4)防撞装置接触面外形对耗能机理的影响分析。以500DWT驳船撞击两种接触面外形的刚性桥墩和防撞装置模型，分析其碰撞过程和动力响应情况。结果表明，撞击力与船艏-桥墩间的接触面形状相关;通过将防撞装置的接触面外形改变为弧面形，能够延缓驳船的碰撞过程以进一步降低撞击力，并能使防撞装置与船艏协同消耗碰撞能量，达到“三不坏”的防撞目标。 |
| 作者： | 刘磊 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 邹毅松;王银辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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