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船桥碰撞仿真与新型桥梁防护装置性能研究
| 论文题名： | 船桥碰撞仿真与新型桥梁防护装置性能研究 |
| 关键词： | 桥梁防撞装置;船桥碰撞;有限元仿真;混凝土;本构关系 |
| 摘要： | 随着水运行业日益发达，船撞桥事故频发，人们的人身安全和经济财产方面遭受到了难以承受的损失。由于计算机技术水平的飞速发展，有限元仿真技术为研究复杂的船撞桥问题提供了直观可靠的分析手段。本文以福建平潭海峡大桥为背景，进行船桥碰撞和桥梁防撞装置的研究，主要工作如下: (1)分析研究了船桥碰撞力计算理论的发展历程。介绍了传统船桥碰撞防护装置的类型、各种类型的代表性结构和适用范围。 (2)通过建立5000DWT散货船正撞刚性墙的有限元模型，分析仿真结果，与参考文献结果对比，证明了本文建立的有限元模型可靠性较高。 (3)以5000DWT船舶正撞平潭大桥2＃墩下部结构为背景，研究混凝土线弹性本构模型、HJC本构模型、混凝土损伤模型和动力帽盖模型在船桥碰撞有限元分析中的不同表现。对比其在初速度为3m/s、4m/s和5m/s条件下的撞击力时程曲线、冲量时程曲线、撞击深度时程曲线和模型运行时间，选定HJC模型作为后续有限元仿真的混凝土本构关系模型。 (4)对比船舶正向撞击承台和斜向撞击承台的有限元仿真分析结果，探究了船舶初始速度和碰撞角度对撞击力和撞击深度的影响。 (5)选取5000DWT船舶以3m/s初速度正撞桥梁下部结构的工况，将仿真分析得到的最大撞击力与各国规范公式计算得到的最大撞击力进行了对比，对各国规范公式进行了简单评估，分析了该种工况下桥梁的动态响应。 (6)设计了一种新型船桥碰撞防护装置，介绍了防护装置的结构以及防护原理。建立了船、桥和防护装置三者共同作用的碰撞仿真模型。分析了正向撞击和斜向撞击情况下防护装置对最大撞击力的折减效应。 (7)以3m/s速度工况下5000DWT和50000DWT船舶正撞防护装置为背景，分析防护装置在整个撞击过程中能量转化情况。对防护装置耗能效果进行评估。 |
| 作者： | 彭达 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 赵冠远 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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