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船舶撞击下高桩码头的动力响应及基桩疲劳损伤分析
| 论文题名： | 船舶撞击下高桩码头的动力响应及基桩疲劳损伤分析 |
| 关键词： | 高桩码头;动力响应;船舶撞击;动力响应分析;基桩;疲劳损伤 |
| 摘要： | 高桩码头在正常运营过程中难免会受到船舶的撞击，靠泊船对高桩码头的意外撞击可能导致船舶及码头结构损伤，严重者将导致人员伤亡并造成巨大的财产损失。另外，系泊船在风浪流的作用下对高桩码头的连续撞击也将对高桩码头造成不可逆的疲劳损伤。由于高桩码头结构形式特殊，其损伤后的修复工作相比于其他结构形式的码头更为繁杂，因此有必要针对高桩码头的船舶撞击损伤和疲劳损伤进行研究。 为了研究高桩码头在船舶撞击下的动力响应，本文利用有限元软件建立了船舶撞击高桩码头的碰撞模型，计算分析了撞击过程中船舶撞击力、撞击点处有效应力、基桩位移及应力等动力响应随时间的变化规律，并研究了撞击速度、撞击角度、撞击点位置、横梁刚度、基桩刚度、船舶吨位、有无橡胶护舷等因素对撞击结果的影响。研究表明，撞击力、撞击点有效应力及基桩顶部最大位移等响应均与船舶撞击速度、船舶吨位及船舶中纵剖面与码头前沿的夹角成正相关；撞击点位置将大大影响撞击点处有效应力及基桩顶部最大位移；不同横梁刚度会影响撞击点处混凝土构件的损伤程度，不同基桩刚度会影响基桩的变形及损伤程度；橡胶护舷可有效减小船舶撞击力、高桩码头最大有效应力及基桩顶部最大位移。 为了研究高桩码头基桩在系泊船连续撞击下的疲劳损伤，本文利用水动力软件和有限元软件间接得到了高桩码头基桩轴向压应力的时域变化情况，利用编程软件编写了碰撞速度筛选程序，通过统计系泊船对高桩码头的碰撞情况，基于疲劳分析理论计算了高桩码头基桩在系泊船连续撞击下的疲劳损伤。另外，基于该方法本文还研究了不同风浪和护舷损坏等因素对高桩码头基桩疲劳损伤的影响。研究表明，波高和波浪周期对基桩的疲劳损伤影响较为显著，护舷损坏将加速高桩码头基桩的损伤进程。 |
| 作者： | 陈建峰 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 刘利琴;沈文君 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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