详情

原文传递冲击荷载作用下的桥梁防护研究

论文题名：	冲击荷载作用下的桥梁防护研究
关键词：	冲击荷载;桥梁防护;船桥碰撞;有限元分析;建模技术;桥梁结构
摘要：	船舶碰撞桥梁的事故频繁发生，造成了船舶与桥梁的损伤，尽管并非每一次船－桥碰撞事故都造成桥毁人亡的重大事故，但是桥梁被撞使大桥结构受到损伤，桥梁使用寿命、安全性及抗震能力都受到一定程度的损失。因此，无论从安全角度，经济角度还是从环境保护角度来讲，进行船舶与桥梁碰撞及桥梁防护的研究均具有十分重要的理论和实际意义。目前人们对船桥碰撞的研究主要集中在以下几方面：（1）船桥碰撞概率；（2）船桥碰撞力学；（3）船桥碰撞后果评估；（4）桥墩地基抗撞能力研究；（5）桥梁防护。本文的桥梁防撞研究范围属于力学范畴，研究内容集中于船桥碰撞力学和桥梁防护，主要是利用非线性有限元技术，实现桥梁防护装置在船舶冲击荷载下的数值仿真，并对碰撞中的碰撞力、碰撞能量转化以及桥梁结构的变形与损伤进行了描述和力学机理分析，研究碰撞现象内在的规律性。本文利用非线性动力学有限元软件MSC.Dytran对桥梁在船舶冲击荷载作用下的防护问题进行了数值仿真研究。论文介绍了碰撞仿真中所采用的关键技术；探讨了船桥碰撞仿真的建模技术及参数选取，建立了船桥碰撞有限元模型，并分析了碰撞过程中碰撞力变化、能量转换及结构损伤变形情况；建立增设箱形防撞装置的船桥碰撞模型，对防护装置的作用过程和力学机理进行了分析；在此基础上针对防护装置提出三种改进措施，并对其防护性能进行了系统的比较分析。本文主要研究工作及结论如下： 1.对船桥碰撞力学以及桥梁防护装置的研究进展进行了回顾和总结。 2.消化吸收了撞击仿真中所采用的非线性有限元的有关理论和方法。 3.探讨了船桥碰撞仿真中的建模技术及参数选取，建立了船桥碰撞有限元模型，并对对撞击的全过程进行了仿真分析，研究了碰撞过程中碰撞力的变化、能量转换以及结构损伤变形情况。结果表明：船舶的撞击动能主要转化为桥梁的动能及变形能；桥梁的撞击损伤主要是由于承台产生横桥向位移而导致桥墩和桩基础的弯曲变形。 4. 建立增设箱形防撞装置的船桥碰撞模型，对防护装置的作用过程和力学机理进行了分析。结果表明：船舶的撞击动能主要转化为防护装置的变形能，能有效降低对桥梁的破坏；可以通过适当提高外围结构的吸能能力，减少防护装置的破坏程度。 5.针对现有箱形防撞装置，提出了添加吸能元件、改变防护装置尺寸参数和改变现有装置结构三种改进措施，分析并比较了三种改进措施在碰撞过程中碰撞力的变化、能量吸收和结构损伤变形情况，在此基础上提出了防护装置的改进意见。本文的研究内容主要有以下创新点： 1. 通过增设方管内填泡沫结构作为吸能元件对现多采用的钢套箱式防护装置进行改进。 2.探讨了不同板厚和不同内部结构的防护装置对碰撞结果的影响。
作者：	贾莉
专业：	结构工程
导师：	王林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文