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桥墩碰撞力的力学模型与计算方法研究
| 论文题名： | 桥墩碰撞力的力学模型与计算方法研究 |
| 关键词： | 跨江桥梁;船舶碰撞;桥墩设计;力学模型 |
| 摘要： | 随着国家交通建设的迅猛发展，我国跨越江河的大中桥、特大桥在逐年增多。与此同时船舶运输流量、船舶运输吨位也在逐年增大，桥梁墩、台受船舶撞击的事故时常发生，严重威胁到桥梁的安全和交通的顺畅。因此深入开展船桥碰撞机理的研究，提高桥梁抗船撞能力具有重要的理论意义和现实意义。本研究主要内容如下： ⑴基于Timoshenko剪切变形理论和Hamilton能量泛函变分原理，考虑桥墩的弯曲变形、剪切变形和上部结构的轴向压力，建立了船舶撞击桥墩的力学模型，从而推导出碰撞体系的动力微分方程。 ⑵采用积分变换方法，对碰撞体系的控制微分方程和边界条件进行Laplace变换，在频域内求得波动解，然后采用Crump逆变换方法，使用数学软件Matlab编程进行数值反演，最后得到时域内的撞击力和各种动态响应。本文方法适用于不同边界条件的桥墩的动力响应求解。 ⑶通过与有限元软件ANSYS/LS-DYNA计算结果进行比较，证明了本文计算方法的正确性且有较好的计算精度。 ⑷利用本文推导的船舶撞击桥墩的计算理论、方法和计算机程序，分析了船舶质量、初始速度、接触柔度和桥墩的整体柔度对其碰撞力的影响，并拟合出有关的碰撞力简化计算公式。并通过与美国AASHTO规范、欧洲规范和我国铁路规范公式的对比，分析了本文简化计算公式的适用性和合理性。 ⑸基于Winkler弹性地基梁理论，建立综合考虑桩侧土与桩基础的共同作用的桥墩模型，通过算例分析了桥墩的位移、正应力和切应力的变化规律，得出一些有益的结论。 |
| 作者： | 黄志斌 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 罗旗帜;杜宏彪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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