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桥梁防船撞软体结构抗冲击性能研究
| 论文题名： | 桥梁防船撞软体结构抗冲击性能研究 |
| 关键词： | 桥梁浮式防撞设施;聚氯乙烯泡沫;耐撞性;吸能效果 |
| 摘要： | 运输业以及水运交通的发展迅速，越来越多的跨河、跨江桥梁建成，桥梁防撞领域也愈发受到重视。在被动防撞领域，浮式防撞设施因其易于建造安装、易于维修以及可适应水位大变化等优点得到广泛应用。在浮式防撞设施设计中，复合材料常被用做夹层填充辅助吸能材料，本文选用复合材料为主要材料，采用聚氯乙烯（PVC）泡沫为防撞主体和研究对象，基于ANSYS/LS-DYNA显式有限元分析软件，通过静压加载、船舶冲击以及模拟工况等方法，设计完整的、以软体结构为主体的浮式防撞设施，并对其结构耐撞性进行分析研究。 （1）介绍了耐撞性能指标，根据文献阅读，选择了三类PVC泡沫软体，并选取了三类材料（钢、铝、纤维增强橡胶）作为PVC泡沫软体的外腔壁，研究静压载下不同类别软体结构的耐压性能。结果显示：尽管金属材料外皮包裹软体结构能够更多吸能，但应力变化大，变形后难以修复，橡胶包覆PVC泡沫结构为最优解。 （2）船船、船桥碰撞理论，基于前文选定的材料类型，设计了三类软体为主体防撞结构，研究各类防撞结构在不同船舶自重、船艏形状撞击下的动态响应，通过分析其撞深、撞击力、吸能以及变形，确定不同防撞设施能够设防的船舶类型。后通过改变防撞设施部分结构参数，分析其船撞响应并提出优化建议。结果显示：软体结构表面无法直接抵御船舶撞击，需安装受力扩散板，对于球艏、吨级较大船舶，软体结构需要加装钢套箱辅助吸能并增加撞深。大软体直径结构吸能效果较好，加大扩散板的厚度会削减吸能效果。 （3）对船舶撞击桥墩进行了基于软体防撞结构设计出桥墩防撞套箱，以某公铁大桥工程为例，采用一比一比例建立了船舶、软体防撞设施以及桥墩模型。对船-桥、船-软体防撞设施-桥碰撞过程进行了模拟计算，结果表明：船舶超过一定吨位和速度后，重量和速度的增加会线性增加撞击力；软体防撞结构在碰撞过程中可以有效保护桥墩、船舶两者，具有较好的应用前景。 |
| 作者： | 赵瑞 |
| 专业： | 机械 |
| 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： | 2022 |
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