基于彈簧-阻尼模型的橋墩防船撞裝置的耗能機(jī)理研究.pdf

1、緩沖體式防撞裝置主要通過延緩碰撞、撥轉(zhuǎn)船頭、吸收能量三大途徑保護(hù)橋梁免受船舶撞擊的破壞，應(yīng)用于橋墩結(jié)構(gòu)對(duì)減輕橋梁船撞事故的危害有非?，F(xiàn)實(shí)的工程意義，但目前針對(duì)內(nèi)河駁船撞擊的防撞裝置研究和應(yīng)用較少。
　　本文以防撞裝置在駁船碰撞下的耗能機(jī)理為研究目標(biāo)，通過建立防撞裝置的彈簧-阻尼簡化模型探究相關(guān)參數(shù)變化對(duì)防護(hù)性能的影響，并通過各角度的駁船撞擊有限元模擬分析對(duì)其防撞耗能效果進(jìn)行了驗(yàn)證，以及通過改變防撞裝置的接觸外形特征進(jìn)一步全面分析其

2、耗能機(jī)理。本文主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)防撞裝置彈簧-阻尼模型關(guān)鍵參數(shù)分析。建立500DWT內(nèi)河駁船精細(xì)化有限元模型撞擊剛性橋墩;同時(shí)提出并建立防撞裝置的彈簧-阻尼簡化模型，開展駁船與不同彈塑性剛度參數(shù)防撞裝置的碰撞動(dòng)力有限元分析，對(duì)撞擊力、撞深及能量關(guān)系曲線進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，彈簧剛度和最大容許變形等參數(shù)對(duì)防撞裝置的防護(hù)性能有深遠(yuǎn)的影響，并初步提出防撞裝置相關(guān)參數(shù)的建議取值。
　　(2)彈塑性鋼阻尼器在防撞裝

3、置中的耗能機(jī)理分析。建立彈塑性鋼阻尼器的力學(xué)計(jì)算模型和有限元分析實(shí)體模型，計(jì)算其耗能鋼構(gòu)件的本構(gòu)關(guān)系，并建立基于彈塑性鋼阻尼器本構(gòu)參數(shù)的防撞裝置彈簧-阻尼模型，分析其在駁船撞擊下的動(dòng)力響應(yīng)。結(jié)果表明，合理布置的彈塑性鋼阻尼器能夠在防撞裝置中有效發(fā)揮變形耗能作用。
　　(3)防撞裝置對(duì)不同角度駁船撞擊的防護(hù)機(jī)理研究。開展500DWT駁船以不同角度撞擊橋墩及防撞裝置的動(dòng)力有限元分析，對(duì)撞擊力、駁船運(yùn)動(dòng)過程和能量轉(zhuǎn)化形式進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表

4、明，防撞裝置對(duì)各角度的駁船碰撞均有防護(hù)效果。斜撞工況中，接觸面間的摩擦成為關(guān)鍵要素，防撞裝置能夠減小駁船船艏與橋墩間的摩擦，改變駁船運(yùn)動(dòng)方向，促使其盡快脫離橋墩，帶走部分碰撞動(dòng)能，降低橋梁結(jié)構(gòu)的損傷風(fēng)險(xiǎn)。
　　(4)防撞裝置接觸面外形對(duì)耗能機(jī)理的影響分析。以500DWT駁船撞擊兩種接觸面外形的剛性橋墩和防撞裝置模型，分析其碰撞過程和動(dòng)力響應(yīng)情況。結(jié)果表明，撞擊力與船艏-橋墩間的接觸面形狀相關(guān);通過將防撞裝置的接觸面外形改變?yōu)榛∶嫘?/p>