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跨航道梁式桥防船撞限高架防撞性能分析
| 论文题名： | 跨航道梁式桥防船撞限高架防撞性能分析 |
| 关键词： | 跨航道梁式桥;限高架;防撞性能;优化设计 |
| 摘要： | 梁式桥作为桥梁的基本体系之一，制造和架设简单，使用广泛。然而，梁式桥的桥梁上部结构比较脆弱，桥梁梁体的抗侧移刚度相有限，致使桥梁上部结构一旦遭受船舶撞击就很容易造成桥梁倒塌。基于这样的工程背景下，本文依托东洲河大桥实际工程案例提出一种新型的防船撞限高架系统。基于有限元数值仿真模拟的方法，对限高架的综合防撞性能进行了研究分析，最后对其进行了优化设计。本文主要完成的研究内容如下： ①通过MSC.PATRAN软件建立船舶和带钢阻尼元件的限高架防撞系统的有限元模型。利用LS-DYNA软件进行数值仿真模拟，分析了船舶吨位、水位和撞击角度对限高架防撞设施的综合防撞性能的影响。计算结果表明：防船撞限高架能够成功阻止失控的船舶，对防止船舶直接撞击桥梁上部结构是有效的。证明了防船撞限高架设施对桥梁上部结构具有良好的保护效果。 ②对横梁、立柱和拉杆的刚度进行了优化模拟，计算结果显示：横梁刚度对撞击力、跨中位移与框架回弹力的影响较大，拉杆刚度对跨中位移的影响较为复杂，在0.1倍到0.6倍范围内，跨中位移与拉杆刚度成反比例关系，超过1倍初始拉杆刚度时跨中位移受拉杆刚度的影响较小。而立柱刚度则对跨中位移影响较大。横梁刚度为0.6E1、立柱刚度为0.3E2和拉杆刚度为0.1E3时限高架防撞设施吸收总能量占比最大，分别为63%、60%和71%。 ③对限高架防撞系统优化结果进行分析，根据刚度比-能量比曲线分析研究：拉杆能量比最大为32%，此时拉杆刚度比为0.08，即横梁刚度为拉杆刚度12.5倍时拉杆能量比较大；立柱最小能量比为4%，对应的刚度比为0.125，即横梁刚度为立柱的8倍时，此时为最优刚度分配比。因此对梁式桥上部结构设计防撞设施时采取强梁弱柱是较为合理的防撞设计形式。 |
| 作者： | 熊露瑶 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 耿波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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