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原文传递桥墩船撞动力响应数值模拟研究

论文题名：	桥墩船撞动力响应数值模拟研究
关键词：	桥梁设计;船桥碰撞力;计算公式;数值模拟
摘要：	近些年来，我国的经济水平不断提高，水上运输行业也日渐兴盛。而且目前各种跨江甚至跨海大桥都日益增多，大吨位高航速的船舶数量也迅速增加。因此船桥碰撞事故的发生也变得屡见不鲜，例如2007年6月15日，一艘散货船在行驶中撞向了广东九江大桥的桥墩，导致该大桥发生了严重的垮塌。而该类事故轻则造成财产损失，严重的甚至会引发人员伤亡。因此，如何避免该类重大事故的发生和如何降低事故带来的严重不良后果，世界各国的学者们都对船桥碰撞问题的研究投入了巨大的精力。　　目前各国在桥梁设计过程采用的船桥碰撞力规范中，碰撞力数值都由经验公式给出。在船舶的形式如今也越来越多样化的今天，现有的规范中所采用的经验公式考虑因素较少，并未针对各种类型的船舶单独提出撞击力公式，并不能很好的适应现阶段的实际情况，有很大的局限性。为了能够为船桥碰撞力计算提供更加准确的计算公式，本文利用有限元数值模拟计算，研究了各种类型船舶的船桥碰撞情况。主要的工作及结论如下：　　（1）对现有的船桥碰撞力规范所采用的公式进行归纳总结，分析各种经验公式的参考因素和来源背景。搜集整理了现阶段的船桥碰撞研究方法以及研究进展，确定了本文的研究船型为球鼻艏船舶、斜艏船舶和平艏船舶。　　（2）利有限元仿真计算软件ANSYS/LS-DYNA，建立了球鼻艏散货船、斜艏散货船和平艏驳船的模型，建立了刚性桥墩模型和钢筋混凝土桥墩模型。并对模型的处理和简化等技术细节进行了介绍。　　（3）模拟了球鼻艏散货船、斜艏散货船和平艏驳船与刚性墙的碰撞情况，包括正面碰撞以及多角度侧面碰撞。从而研究了船艏形式的差异对于撞击力的影响，并对比了各种经验公式的结果。分别拟合出了球鼻艏船舶、斜艏船舶和平艏船舶的最大撞击力随碰撞角度变化的公式。　　（4）模拟了球鼻艏散货船、斜艏散货船和平艏驳船和刚桥墩的碰撞情形，分析了船舶的动力响应情况。并模拟了船舶与多种不同尺寸的矩形和圆形桥墩的碰撞情况，得到了桥墩的几何形状以及尺寸对于船桥撞击力的影响。　　（5）模拟了球鼻艏散货船、斜艏散货船和平艏驳船和钢筋混凝土桥墩的碰撞情形，分析了碰撞过程中的船桥撞击力变化，船舶的动力响应和混凝土桥墩的失效情形。根据有限元计算结果，分别拟合出了模拟了球鼻艏船舶、斜艏船舶和平艏船舶的撞击力经验公式。
作者：	汪衡
专业：	船舶与海洋工程
导师：	许明财;鲍莉霞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文