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船桥碰撞仿真与新型桥墩防护装置性能研究
| 论文题名： | 船桥碰撞仿真与新型桥墩防护装置性能研究 |
| 关键词： | 跨海大桥非通航孔;船桥碰撞有限元仿真;FRP防撞套箱;气囊防撞装置 |
| 摘要： | 随着经济的发展，我国跨海大桥的建设也进入了全新的阶段，跨海大桥的数量和规模都在不断扩增，导致了船桥碰撞的风险增加。相较于通航孔区桥墩，非通航孔区段桥墩的防撞设计值较低，抵御船舶冲击能力差，而桥墩的破坏会严重影响桥面交通通行安全，甚至造成人员伤亡。本文对某跨海超长大桥的非通航孔桥墩开展船撞数值模拟，提出一种新型的气囊防撞装置，分析气囊防撞装置对桥墩的保护作用。主要研究内容如下： （1）以某跨海超长大桥非通航孔桥墩为研究对象，结合工程设计资料，综合考虑动水压力和桩土效应的影响，利用有限元软件建立精细化船桥模型。开展船舶和刚性墙的碰撞模拟研究，验证了船舶模型的合理性和准确性。 （2）考虑船舶质量、船舶初始速度、船舶撞击角度以及船舶撞击位置的影响，进行船与桥墩的碰撞仿真，得到不同因素下的船桥响应规律，并与我国规范规定的撞击力作对比，验证了数值模型的准确性和可靠性。 （3）提出气囊防撞装置用于桥墩的防护，进行船舶撞击仿真计算，在气囊防撞装置的保护作用下，船桥的撞击力、桥墩耗能和位移均有大幅降低，验证了气囊防撞装置保护桥墩的有效性。在气囊防撞装置数值模拟的基础上，研究影响气囊防撞性能的因素。结果表明，气囊的初始体积、气囊外包材料和气囊的初始内压均对气囊防撞装置的防护效果有一定的影响，因此在实际工程中应依据不同的工程情况对气囊防撞装置进行设计。并将气囊防撞装置模拟结果与FRP防撞套箱工况进行对比。结果表明，与FRP防撞套箱相比，气囊防撞装置有着7.9%的撞击力降低率，并能降低桥墩响应，可以更有效地保护桥墩和船。 |
| 作者： | 刘军一 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 翟长海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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