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桥墩遭受船舶撞击下的动力响应及其防撞结构研究
| 论文题名： | 桥墩遭受船舶撞击下的动力响应及其防撞结构研究 |
| 关键词： | 桥墩;船舶撞击;分离式模型;附加质量;动力响应;防撞结构 |
| 摘要： | 伴随着交通运输事业的迅速发展，船桥相撞的事故屡屡发生，已受到越来越多的关注和研究。本文基于多种力学理论和数值模拟技术，采用LS-DYNA软件，研究了桥墩遭受船舶撞击时的动力响应及其变化规律，并讨论了各撞击参数对桥墩动力响应的影响；总结了前人对防撞结构的设计思路，并设计了桥墩防撞结构；通过研究船舶撞击桥墩防撞结构时桥墩和船舶的动力响应，对比分析了防撞结构的有效性，并讨论了各碰撞参数对桥墩和船舶动力响应的影响。本文的主要研究工作和研究成果如下： （1）借助ANSYS/LS-DYNA建立了桥墩分离式附加质量模型和船舶模型，并模拟了船舶撞击桥墩的全过程。通过分析碰撞过程中桥墩和船舶的动力响应发现：墩柱的位移会滞后于承台；桩基在与承台连接处和土体顶面处会出现高应力区。 （2）对水位、桩基纵筋直径和桩基直径进行了参数分析，对比了不同工况下桥墩和船舶的动力响应，得到以下结论：随着水位的增加，桥墩的位移、桩基顶部截面的剪力和弯矩以及船艏的撞深也会随之增加；随着桩基纵筋直径和桩径地增加，桥墩的位移会显著减少，桥墩的变形回弹速度和船艏的撞深会显著增加。 （3）设计了本文中的桥墩防撞结构，并比较了船舶撞击桥墩防撞结构时与直接撞击桥墩时，桥墩和船舶的动力响应。分析发现：防撞结构能够在撞击中起到很好的缓冲作用，能够显著的减少传递给桥墩的碰撞力；添加防撞结构后，桥墩和船舶在撞击时的动力响应会显著降低。 （4）讨论了水位、碰撞位置、防撞结构外钢围强度和橡胶硬度对撞击结果的影响，得到以下结论：碰撞力峰值和桥墩动力响应会随着水位的增加而增加，船艏撞深差别较小；船舶撞击防撞结构斜面时，桥墩和船舶的动力响应较正碰时大幅度减小；随着防撞结构外钢围强度的增加，桥墩和船舶的动力响应都会随之增大，船艏撞深受外钢围强度的影响更显著；橡胶的硬度过高和过低时，桥墩和船舶的动力响应都会较大，说明橡胶硬度应合理选取。 |
| 作者： | 邱志雄 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 田力 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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