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原文传递大型桥梁非通航孔防船撞拦阻设施水动力仿真研究

论文题名：	大型桥梁非通航孔防船撞拦阻设施水动力仿真研究
关键词：	桥梁;防船撞技术;船舶拦阻网;水动力仿真
摘要：	随着经济建设的快速发展，我国已经成为世界跨海越江工程建设的主战场，陆续建成了多座跨海越江大型桥梁。仅浙江省内就有杭州湾跨海大桥、舟山跨海大桥、象山港跨海大桥、嘉绍越江大桥等。另外，广东省举世瞩目的港珠澳大桥主体工程已基本完工。这些跨河流、跨海湾的大型桥梁通达了陆路交通，但对于通航船舶来说，桥梁却是障碍物。船桥相撞事件时有发生,严重的船桥相撞事故不但造成船毁人亡、桥梁倒塌、还可能由于船体破损泄漏进一步造成环境灾难，经济损失和社会影响巨大。如何避免或减轻船舶与桥梁相撞的灾难性后果，是当前具有广泛意义的国际性课题，日益引起各国学术界、工程界和桥梁管理部门的共同关注。因此，为了避免和减少船撞桥严重安全事故的发生，积极开展桥梁防船撞技术的研究具有极其重要的意义。　　针对非通航孔桥墩防船撞，研发的一种自适应船舶拦阻网技术，主要由系泊大浮体、系泊锚链和固定锚、自适应小浮筒、拦阻网、恒阻力缆绳以及触发钢索所组成。阐述了该防撞装置设计原理，即偏航船舶撞击该防撞装置，小浮筒会带动拦阻网自适应地从水平状态竖起展开，包裹住来撞船首，再通过相连浮体的运动阻力和恒阻力缆绳来吸收船舶动能，拦阻住船舶，保护非通航孔桥墩安全。简单介绍了课题组在福建平潭海峡大桥非通航孔附近海域实施的实船撞击自适应拦阻网防撞装置的大型试验，试验结果显示：自适应拦阻网成功升起，船舶被安全拦阻，从而实验证实了设计原理与设计方案的可行性和可靠性。　　本论文应用势流理论和波浪的辐射/衍射理论,基于水动力分析程序 AQWA,在时域内对自适应防船撞拦阻装置在拦阻一艘1000吨级货轮时的拦阻过程进行数值仿真。在建模过程中巧妙利用在触发绳索处设置小浮块来作为船舶与拦截绳索之间的接触点，让小浮块来代替绳索与船舶之间的接触，解决了船舶与绳索间难以设置接触的问题。并使用 AQWA中 Cable Winch和 Cable Failure功能来为船舶设置不同的初始速度，从而建立了一套简便、快捷、完整的针对自适应船舶拦阻装置的水动力计算技术流程。　　将数值计算的结果与实船撞击试验进行对比，结果发现船舶减速时程曲线两者一致性非常好，自适应小浮筒抬升角度的计算结果与实验结果也比较接近，说明了数值仿真具有较好的计算精度和可靠性，能够为该防撞装置的结构设计与优化提供重要的参考。在此基础之上进行数值模拟分析了拦阻装置在没有船舶撞击的情况下，不同工况和不同系泊形式对拦阻设施耐波性能的影响，发现在中浪海况下的拦截系统对波浪的敏感性要强，但是运动相对缓和，而巨浪情况下则运动较为剧烈。分析拦阻装置的关键影响参数如浮体的系泊形式、触发索根数、自适应浮筒的间距、系泊锚链的长度、船舶的迎撞角等对拦阻设施的拦阻性能的影响，发现浮体的系泊形式和系泊锚链的长度对拦阻设施的拦阻性能具有比较明显的影响。
作者：	王贝壳
专业：	工程力学
导师：	王永刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	宁波大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文