基于刚度的桥梁船撞力数值仿真与试验研究

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ZHANQIWEI
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随着我国公路铁路交通网络的快速发展,近年来我国兴建了大量跨越繁忙航道的桥梁。而桥梁作为跨越航道的建筑物,对船舶航行来说无疑是一种障碍物,随着船舶数量的逐步增加,在国内外船舶撞击桥梁的事件也是屡屡发生。本文正是在这样的背景下,对桥梁船撞力进行研究。现阶段国内外船撞力公式较多,并且每个撞击力公式存在较大的差异,其考虑的影响因素也各有不同。而被撞击体刚度最为一个重要的影响因素,在一些撞击力公式中一直都没有得到很好的体现。基于此,本文在《重庆市三峡库区跨江桥梁船撞设计指南》中船撞力基础之上进行进一步的研究。本研究主要开展的研究工作如下:(1)利用数值仿真计算方法,模拟了1000DWT船舶分别撞击单柱式桥梁与双柱式桥梁的桥墩与承台,按照相同的配筋率、不同的混凝土强度以及相同的混凝土强度、不同的配筋率两种不同的分析形式,在大量的数值计算基础上对指南公式进行了修正;(2)对提出的修正公式,设计一试验方案。采用不变的撞击质量和可变的碰撞高度获得不同的撞击能量,已达到对试验梁加载的目的。本文共设置了三种不同的工况,首先将落锤分别提至所需高度,然后释放使落锤在重力作用下作加速运动撞击试验梁。工况一将撞击物提高距试验梁顶部1.8m高位置释放,撞击矩形试验梁,工况二将撞击物提高距试验梁顶部1.8m高位置释放,撞击圆柱试验梁,工况三将撞击物提高距试验梁顶部0.8m高位置释放,撞击矩形试验梁;(3)对试验所得关键部位的加速度和位移统计分析,得出柱形梁抗撞击能力比矩形梁要强。相同的撞击能量下,采用圆柱形梁可以减小34.2%的能量;(4)对比分析了试验仿真计算数据与实测数据,从分析结果可知,仿真计算数据比实测加速度平均要大接近2.2倍的关系,之后对引起该结果进行影响因素分析。本文采用了不同的混凝土动态本构和调整支座竖向刚度的形式分析。最后,本文对船撞碰撞研究领域进行了展望,对其中船撞力以及本文部分成果尚需进一步研究的内容进行总结。
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