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长江干线桥梁防船撞数值模拟及防护装置性能试验研究
| 论文题名： | 长江干线桥梁防船撞数值模拟及防护装置性能试验研究 |
| 关键词： | 桥梁防撞装置;船桥碰撞;数值模拟;缩尺船艏模型;性能检测 |
| 摘要： | 水运交通发展致使航道中船舶撞击桥梁事故风险时有发生，由于跨越长江航道的桥梁规模较大，一旦发生船桥碰撞事故其后果严重，引起桥梁受损甚至垮塌，导致人员伤亡及重大的经济损失。尽管目前已有的桥梁防船撞设施能够抵御船舶撞击并起到保护作用，但仍缺少对防撞装置防护性能的深入研究与量化分析。本文针对长江干线桥梁防船撞问题及防护装置性能试验方法开展研究，主要研究工作包含以下几个部分： （1）选取长江干线代表船型，经过合理简化后建立高精度有限元模型，探讨有限元模型中的材料设置与接触类型的定义、分析船舶与刚性墙碰撞后的动态响应，并以船舶撞击速度、被撞桥墩的类型与尺寸为变量进行参数分析，讨论其对船舶撞击力的影响，绘制多条长江干线代表船型撞击力时程曲线与撞击力-撞深关系曲线。 （2）建立圆形简化船艏模型，采用大质量水平冲击试验装置开展简化船艏与反力墙碰撞试验，并采用通用显式有限元软件LS-DYNA建立圆形简化船艏与刚性墙碰撞的有限元模型进行数值模拟，与碰撞试验结果进行对比分析，初步探索试验装置的可行性。同时通过开展参数分析，改变简化船艏模型的等效刚度等控制因素，根据撞击力时程曲线分析其对船艏模型刚度的影响。 （3）建立缩尺船艏模型，同样开展水平冲击试验与有限元模拟分析，并考虑采用累积撞击方式提供更大的冲击荷载，使缩尺船艏结构产生更大的撞深变形，绘制其撞击力与撞深关系曲线，并与规范简化公式进行对比。 （4）提出两种标准化试件形式，对两者开展响应面试验设计，探索影响标准化试件防护性能的影响因素，通过开展冲击试验与有限元碰撞模型进行对比分析，并推荐出的标准化试件。阐述桥梁防船撞装置防护装置性能检测的整体流程。 |
| 作者： | 曹家铖 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 黄侨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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